DE20303747U1 - Sample receiver, used for detecting contamination or materials on surfaces, in gases, aerosols and liquids, e.g. bodies of water, has opening for removing samples in center of annular gap - Google Patents
Sample receiver, used for detecting contamination or materials on surfaces, in gases, aerosols and liquids, e.g. bodies of water, has opening for removing samples in center of annular gapInfo
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Abstract
Description
Probenehmer und Anordnung zur Probenahme für Analysen zur Bestimmung von KontaminationenSampler and sampling arrangement for analyses to determine contamination
Die Erfindung bezeichnet einen Probenehmer und eine Anordnung mit diesem zur Probenahme für Analysen von kontaminierten Gasen, Flüssigkeiten und/oder festen Stoffen.The invention relates to a sampler and an arrangement comprising the same for taking samples for analyses of contaminated gases, liquids and/or solid substances.
Kontaminationen der Umwelt mit toxischen oder anderen schädlichen Stoffen sowie dem Vorkommen bestimmter Stoffe können, je nach ihrer Art über ein bestimmtes Gebiet mehr oder weniger gleichmäßig verteilt, auf bestimmte Areale begrenzt oder auch in Form von verstreuten Partikeln unterschiedlicher Größe vorliegen.Contamination of the environment with toxic or other harmful substances as well as the occurrence of certain substances can, depending on their nature, be more or less evenly distributed over a certain area, limited to certain areas or even present in the form of scattered particles of different sizes.
Nach entsprechenden Probenahmen aus zu erkundenden oder verdächtigen Gebieten, beispielsweise an der Erdoberfläche oder aus oberflächennahen Bereichen, von Gewässerböden, Meeresböden oder auch Gegenständen lassen sich diese Stoffe durch aufwändige Laboranalysen feststellen. Das Analyseergebnis liegt jedoch erst nach einem notwendigen Zeitraum im Anschluss zur Probenahme vor und ist in der Regel keinem bestimmten, eng begrenztem Areal der jeweiligen Oberfläche zuordenbar, wodurch eine eng umgrenzte Lokalisation von schädlichen Stoffen nicht möglich ist.After taking appropriate samples from areas to be explored or suspected, for example on the earth's surface or from areas close to the surface, from the bottom of water, the bottom of the sea or even objects, these substances can be identified through complex laboratory analyses. However, the analysis result is only available after a certain period of time following the sampling and cannot usually be assigned to a specific, narrowly defined area of the respective surface, which means that a narrowly defined localization of harmful substances is not possible.
In der Druckschrift DE 198 16 187 Al wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Emissionen gas- und/oder partikelförmiger Stoffe aus Oberflächen offenbart, bei dem eine Meßzelle auf der Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes abdichtend anzuordnen ist, die von einem Trägergas durchströmt wird. Das aus der Meßzelle abgeleitete, belastete Trägergas wird dann analysiert. Voraussetzung für die Durchführung dieses Verfahrens ist allerdings eine relativ glatte Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstands und eine Abdichtung der Meßzelle mit der Oberfläche. Der zu untersuchende Oberflächenbereich kann auch stets nur so groß sein, wie die lichten Abmessungen derThe publication DE 198 16 187 A1 discloses a method and a device for determining emissions of gaseous and/or particulate substances from surfaces, in which a measuring cell is arranged in a sealing manner on the surface of the object to be examined, through which a carrier gas flows. The contaminated carrier gas discharged from the measuring cell is then analyzed. However, the prerequisite for carrying out this method is a relatively smooth surface of the object to be examined and a sealing of the measuring cell with the surface. The surface area to be examined can also only ever be as large as the clear dimensions of the
Meßzelle, auf unregelmäßigen, unebenen Oberflächen ist der Einsatz nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich, wobei das Verschieben der Meßzelle während des Meßvorgangs völlig ausgeschlossen ist.Measuring cell, on irregular, uneven surfaces the use is not possible or only with great effort, whereby the displacement of the measuring cell during the measuring process is completely excluded.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Probenehmer und eine Anordnung zur Detektion von Kontaminationen oder Stoffen, die in porösen Materialien, an Oberflächen oder auch in Gasen, Aerosolen sowie Flüssigkeiten vorhanden sind, zu entwickeln, der eine unmittelbare Lokalisation der Emissionsquellen ermöglicht und unter realen Umweltbedingungen einsetzbar ist.The object of the invention is to develop a sampler and an arrangement for detecting contamination or substances present in porous materials, on surfaces or in gases, aerosols and liquids, which enables direct localization of the emission sources and can be used under real environmental conditions.
Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The problem is solved by the features listed in claim 1. Preferred developments arise from the subclaims.
Der Grundgedanke zur Ausbildung des Probenehmers besteht darin, eine Öffnung zur Entnahme eines mit den zu analysierenden Stoffen belasteten Mediums mittels eines diese umgebenden Schleiers, der vorzugsweise mit Hilfe einer Ringdüse aufgebaut wird, vor Stoffeintragen durch Strömungen, die nicht der spezifischen Fläche der Probenahme entstammen, abzuschirmen. Das Medium zur Ausbildung des Schleiers besteht vorzugsweise aus dem Umgebungsmedium der Probenahmestelle und wird aus genügender Entfernung von dieser der jeweiligen Sphäre entnommen. Neben der Ringdüse sind auch andere Anordnungen zur Ausbildung des eine Fläche begrenzenden, abschirmenden Schleiers, wie beispielsweise die Anordnung einer Vielzahl von Ausströmöffnungen einsetzbar. Der Probenehmer befindet sich während seines Einsatzes in relativ geringer Entfernung zu der auf Emissionen zu untersuchenden Oberfläche.The basic idea behind the design of the sampler is to shield an opening for sampling a medium contaminated with the substances to be analyzed from the introduction of substances by currents that do not originate from the specific area of sampling by means of a veil surrounding it, which is preferably constructed using a ring nozzle. The medium for forming the veil preferably consists of the surrounding medium of the sampling point and is taken from the respective sphere at a sufficient distance from this. In addition to the ring nozzle, other arrangements can also be used to form the shielding veil that delimits an area, such as the arrangement of a large number of outlet openings. During use, the sampler is located a relatively short distance from the surface to be examined for emissions.
Der Probenehmer weist eine Probennahmeöffnung im Zentrum einer Ringdüse, beispielsweise in Form eines Ringspaits,The sampler has a sampling opening in the center of a ring nozzle, for example in the form of a ring gap,
mit dessen geometrischen Abmessungen die Größe der Fläche der Probennahme definiert ist, auf.whose geometric dimensions define the size of the sampling area.
Eine Anordnung zur Detektion von Kontaminationen oder Stoffen besteht zumindest aus dem Probenehmer mit einem An-Schluss für den Zustrom eines Druckmediums zum Ringspalt sowie einem zweiten Anschluss mit Verbindung zur Probennahmeöffnung, einer Druckerzeugungseinheit zur Ausbildung des Schleiers aus dem Umgebungsmedium zur Abschirmung der Probennahmeöffnung mittels des Ringspalts, einer Analyseeinheit mit elektrisch leitfähigen Sensoren und Mitteln zur Probenbehandlung, wie einer Pumpe, Filter und ähnlichem, die von der konkreten Art des mit den zu analysierenden Stoffen belasteten Mediums abhängen, sowie zugehörigen Verbindungen zum Transport des jeweiligen Mediums.An arrangement for detecting contamination or substances consists at least of the sampler with a connection for the inflow of a pressure medium to the annular gap and a second connection with a connection to the sampling opening, a pressure generation unit for forming the veil from the ambient medium to shield the sampling opening by means of the annular gap, an analysis unit with electrically conductive sensors and means for sample treatment, such as a pump, filter and the like, which depend on the specific type of medium contaminated with the substances to be analyzed, as well as associated connections for transporting the respective medium.
Als Medium sind Gase wie Luft, Inertgase und Aerosole oder Flüssigkeiten einsetzbar, die auch aus einem entsprechendem Reservoir zugeführt werden können.Gases such as air, inert gases and aerosols or liquids can be used as the medium, which can also be supplied from an appropriate reservoir.
Zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstands des Probenehmers von der Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstands oder Areals kann dieser Vorrichtungen wie Kufen, für ein Zusammenwirken mit einer sekundären Antriebsquelle, oder Räder, Raupenfahrgestelle oder Schreitmechanismen für eine autarke Mobilität aufweisen oder an diesem montiert sein.In order to maintain a predetermined distance of the sampler from the surface of the object or area to be examined, the sampler may have or be mounted on devices such as skids for interaction with a secondary drive source, or wheels, crawler tracks or walking mechanisms for self-sufficient mobility.
In einer Ausführungsform kann der Ringspalt des Probenehmers so ausgebildet sein, dass ein Luft- bzw. Fluidkissen erzeugt wird und der Probenehmer über der zu untersuchenden Oberfläche schwebt. Neben runden Formen des Ringspalts sind auch beliebige andere, wie eckige Ausbildungen einsetzbar.In one embodiment, the annular gap of the sampler can be designed in such a way that an air or fluid cushion is created and the sampler floats above the surface to be examined. In addition to round shapes of the annular gap, any other shapes, such as square ones, can also be used.
Des Weiteren kann der Probenehmer als Basis für die Anordnung zur Detektion von Kontaminationen in Form einer konstruktiven Einheit dienen, indem die Mittel zur Ausbildung des Ringspalts in Größe und Form so gewählt werden, dass sämtliche Einheiten und Aggregate an diesen angeordnet wer-Furthermore, the sampler can serve as a basis for the arrangement for detecting contamination in the form of a structural unit, by selecting the means for forming the annular gap in size and shape so that all units and aggregates can be arranged on them.
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den können, wobei die in Echtzeit ermittelten Analyseergebnisse in einer Auswerteeinheit weiter verarbeitet werden, um bspw. Steuersignale für den Bewegungsablauf des Sensors oder für das Setzen Markierungen zu erhalten, alternativ können die Analyseergebnisse an eine Auswerteeinheit übertragen werden. Diese Anordnung ist autark, mobil, fernsteuerbar und wird günstigerweise noch mit Mitteln zur Markierung und/oder Abgrenzung von Fundstellen, beispielsweise mittels Farben, ausgerüstet.The analysis results determined in real time are further processed in an evaluation unit, for example to obtain control signals for the movement of the sensor or for setting markings; alternatively, the analysis results can be transmitted to an evaluation unit. This arrangement is self-sufficient, mobile, remotely controllable and is advantageously equipped with means for marking and/or delimiting locations, for example using colors.
Die ermittelten Analysedaten können jedoch auch aufgezeichnet werden, wobei die Speicherung der einzelnen Werte mit Koordinaten referenziert erfolgt.However, the determined analysis data can also be recorded, with the individual values being stored and referenced with coordinates.
Weiterhin ist vorgesehen, den Probenehmer mit einem Metalldetektor zu kombinieren, wobei auch eine zusätzliche Kombination mit einem Kernstrah'lungsdetektor denkbar ist.Furthermore, it is planned to combine the sampler with a metal detector, whereby an additional combination with a nuclear radiation detector is also conceivable.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere in der universellen Anwendbarkeit des Probenehmers. Mit der Anordnung zur Analyse von Kontaminationen und Stoffen in Gasen, Flüssigkeiten und festen Stoffen sind zumindest qualitative Analyseergebnisse in Echtzeit realisierbar, wodurch die Lokalisierung von toxischen oder anderen Stoffen zu Lande und ebenso unter Wasser gegeben ist.The advantages of the invention lie in the universal applicability of the sampler. With the arrangement for analyzing contamination and substances in gases, liquids and solids, at least qualitative analysis results can be achieved in real time, which enables the localization of toxic or other substances on land and also under water.
Mit dem beschriebenen Probenehmer lassen sich sowohl gasförmige Emissionen, in Lösungen befindliche Stoffe als auch Partikel und Aerosole kontinuierlich erfassen.The sampler described can be used to continuously detect gaseous emissions, substances in solutions as well as particles and aerosols.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand vonThe invention is illustrated by way of example with reference to
Fig. 1 als Schnitt durch den Probenehmer und DarstellungFig. 1 as a section through the sampler and representation
der prinzipiellen Anordnung zur Probenahme
näher erläutert.the basic arrangement for sampling
explained in more detail.
Wie in Fig.l dargestellt, besteht ein Probenehmer 1 aus zwei koaxial zueinander angeordneten Rohren unterschiedlichen Durchmessers als wesentliche Mittel. Ein inneres RohrAs shown in Fig.l, a sampler 1 consists of two coaxially arranged tubes of different diameters as essential means. An inner tube
2 ist zumindest auf der Seite zur Probennahme konzentrisch zu einem äußeren Rohr 3 geführt, wobei die Probenahme über den freien Querschnitt des inneren Rohrs 2 mit seiner Öffnung 4 erfolgt. Am inneren Rohr 2 ist ein Strömungsleitkörper 5 als weiteres Mittel so angeordnet, dass dieser mit der inneren Wandung des äußeren Rohrs 3 einen Ringspalt 6 ausbildet. Das äußere Rohr 3 ist, am der Öffnung 4 entgegengesetzten Ende, mit dem Außenmantel des inneren Rohrs 2 verbunden und weist einen Anschlußstutzen 7 zur Zuführung eines Mediums 8, das zum Aufbau eines Schleiers 9 (9.1; 9.2) mittels des Ringspalts 6 zur Abschirmung der Öffnung 4 zur Probennahme gegen Strömungseinflüsse aus der Umgebung eines Probennahmebereichs 10 dient, auf. Das Medium 8 für den Schleier 9 (9.1; 9.2), beispielsweise Luft, wird in genügender Entfernung von dem Probennahmebereich 10 angesaugt. Die Luft wird mittels einer Druckerzeugungseinheit 11 verdichtet, über eine Verbindungsleitung 12 zum Anschlußstutzen 7 und das äußere Rohr 3 dem Ringspalt 6 als Ringdüse zugeführt, durch den es ausströmt und den erforderlichen Schleier 9 ausbildet. Der Druck und damit die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Ringspalt 7 austretenden Mediums 8 Luft, wird im Beispiel so groß gewählt, dass eine sichere Probennahme bei Windgeschwindigkeiten bis mindestens 3 Beaufort gewährleistet ist. Die Verbindungsleitung 7 von der Druckerzeugungseinheit 11 zum Anschlußstutzen kann zusätzlich einen Abgang für eine Verbindung 13 zu einer Analyseeinheit 14 aufweisen, um die Zusammensetzung des aus der Umgebung angesaugten Mediums 8 als Grundwert zu bestimmen und diesen als Vergleichswert gegenüber den Analysedaten einer über die Öffnung 4 entnommenen Probe 15 nutzen zu können. Alternativ kann ein entsprechender Abgang 16 auch am äußeren Rohr 3 des Probenehmers 1, wie in Fig.l dargestellt, angeordnet sein. Das innere Rohr 2 ist mittels einer weiteren Leitung 17 mit der Analyseeinheit 142 is guided concentrically to an outer tube 3, at least on the side for sampling, with sampling taking place via the free cross-section of the inner tube 2 with its opening 4. A flow guide body 5 is arranged on the inner tube 2 as a further means such that it forms an annular gap 6 with the inner wall of the outer tube 3. The outer tube 3 is connected to the outer casing of the inner tube 2 at the end opposite the opening 4 and has a connecting piece 7 for supplying a medium 8 which is used to build up a veil 9 (9.1; 9.2) by means of the annular gap 6 to shield the opening 4 for sampling against flow influences from the environment of a sampling area 10. The medium 8 for the veil 9 (9.1; 9.2), for example air, is sucked in at a sufficient distance from the sampling area 10. The air is compressed by means of a pressure generating unit 11, fed via a connecting line 12 to the connecting piece 7 and the outer pipe 3 to the annular gap 6 as an annular nozzle, through which it flows out and forms the required veil 9. The pressure and thus the flow rate of the medium 8 air exiting through the annular gap 7 is chosen in the example to be so high that reliable sampling is guaranteed at wind speeds of up to at least 3 Beaufort. The connecting line 7 from the pressure generating unit 11 to the connecting piece can additionally have an outlet for a connection 13 to an analysis unit 14 in order to determine the composition of the medium 8 sucked in from the environment as a base value and to be able to use this as a comparison value against the analysis data of a sample 15 taken via the opening 4. Alternatively, a corresponding outlet 16 can also be arranged on the outer pipe 3 of the sampler 1, as shown in Fig. 1. The inner tube 2 is connected to the analysis unit 14 by means of a further line 17.
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verbunden, die elektrisch leitfähige Sensoren sowie Mittel zur Behandlung der Probe 15 aufweist.which has electrically conductive sensors and means for treating the sample 15.
Eine über die Öffnung 4 angesaugte Probe 15 wird der Analyseeinheit 14 zugeführt, deren mit dem Durchströmen der Probe 15 initiierten Signale der Sensoren unmittelbar in einer Auswerteeinheit 18 verarbeitet werden. Bei einer Kontamination 19 bzw. bei Vorkommen zu erkundender Stoffe weichen die von der Probe 15 initiierten Signale von denen des umgebenden Mediums 8, hier der Umgebungsluft, ab. Die Auswerteinheit 18 gibt ein Signal ab, mit dem die Bewegung des Probenehmers 1 über eine Fläche sofort gestoppt werden kann, wobei sich der detektierte Stoff bzw. die Kontamination 20 im Bereich des Probenehmers 1 befindet und markiert bzw. beseitigt werden kann. Die Auswerteeinheit 18 kann aber auch Kommandos zur Steuerung der Fortbewegung des Probenehmers 1 geben. Ebenso ist es vorgesehen, die Meßwerte und Signale mit Koordinaten referenziert in einem Speichermedium abzulegen.
Im praktischen Einsatz wird der beschriebene Probenehmer 1 zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstands der Öffnung 4 von der Oberfläche des Probennahmebereichs 10 auf Kufen 20 (20.1; 20.2), die am Probenehmer 1 befestigt sind und in Teleskopen geführt sein können, über ein zu untersuchendes Areal manuell bewegt und kontinuierlich Proben 15 entnommen. A sample 15 sucked in through the opening 4 is fed to the analysis unit 14, the sensor signals initiated by the flow through the sample 15 are processed directly in an evaluation unit 18. In the case of contamination 19 or the presence of substances to be investigated, the signals initiated by the sample 15 differ from those of the surrounding medium 8, here the ambient air. The evaluation unit 18 emits a signal with which the movement of the sampler 1 over an area can be stopped immediately, whereby the detected substance or contamination 20 is in the area of the sampler 1 and can be marked or removed. The evaluation unit 18 can also give commands to control the movement of the sampler 1. It is also intended to store the measured values and signals with coordinates referenced in a storage medium.
In practical use, the described sampler 1 is manually moved over an area to be examined on skids 20 (20.1; 20.2), which are attached to the sampler 1 and can be guided in telescopes, in order to maintain a predetermined distance of the opening 4 from the surface of the sampling area 10, and samples 15 are continuously taken.
Verwendete BezugszeichenReference symbols used
1 Probenehmer1 sampler
2 inneres Rohr2 inner tube
3 Öffnung3 Opening
4 äußeres Rohr4 outer tube
5 Strömungsleitkörper5 Flow guide bodies
6 Ringspalt6 Annular gap
7 Anschlußstutzen7 Connection pieces
8 Medium8 Medium
9 Schleier, 9.1; 9.29 Veil, 9.1; 9.2
10 Probennahmebereich10 Sampling area
11 Druckerzeugungseinheit11 Pressure generation unit
12 Verbindungsleitung12 Connecting cable
13 Verbindung13 Connection
14 Analyseeinheit14 Analysis unit
15 Probe15 Sample
16 Abgang16 Departure
17 weitere Leitung17 additional lines
18 Auswerteeinheit 19 Kontamination18 Evaluation unit 19 Contamination
2 0 Kufen, 2 0.1; 20.22 0 runners, 2 0.1; 20.2
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Claims (11)
dass der Probenehmer (1) eine Öffnung (3) zur Entnahme von Proben (15) im Zentrum eines Ringspalt (6) aufweist und,
dass die Öffnung (3) mit einem begrenzenden, abschirmenden Schleier (9) allseitig umgeben ist. 1. Sampler and arrangement for detecting contamination or substances present in porous materials, on surfaces, in gases, aerosols and liquids by means of analysis of a contaminated medium taken from areas or regions to be examined, characterized in that
that the sampler ( 1 ) has an opening ( 3 ) for taking samples ( 15 ) in the center of an annular gap ( 6 ) and,
that the opening ( 3 ) is surrounded on all sides by a limiting, shielding veil ( 9 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20303747U DE20303747U1 (en) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | Sample receiver, used for detecting contamination or materials on surfaces, in gases, aerosols and liquids, e.g. bodies of water, has opening for removing samples in center of annular gap |
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| DE20303747U DE20303747U1 (en) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | Sample receiver, used for detecting contamination or materials on surfaces, in gases, aerosols and liquids, e.g. bodies of water, has opening for removing samples in center of annular gap |
Publications (1)
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| DE20303747U1 true DE20303747U1 (en) | 2003-07-03 |
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ID=7980654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE20303747U Expired - Lifetime DE20303747U1 (en) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | Sample receiver, used for detecting contamination or materials on surfaces, in gases, aerosols and liquids, e.g. bodies of water, has opening for removing samples in center of annular gap |
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| DE (1) | DE20303747U1 (en) |
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Legal Events
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| R163 | Identified publications notified | ||
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030807 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20061001 |