DE2354091A1

DE2354091A1 - Verfahren und vorrichtung zur probenahme aus einem fluessigkeitsstrom

Info

Publication number: DE2354091A1
Application number: DE19732354091
Authority: DE
Inventors: Sebastian Dipl Ing Dr In Speth
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1973-10-29
Publication date: 1975-05-07
Also published as: GB1490737A; IT1021938B; US3974697A; FR2249320B1; NL7413549A; FR2249320A1

Description

Oberhausen-Κοΐΐ^η, 25. 10, 1973 RSk/Sei >;E, 1797-■-.""■

Ruhrchemie Aktiengesellschaft,- Qberhatisen-Holt en

Verfahren und Vorrichtxing zur Probenahme aus einem -flüssigkeitsstrom

Die Probenahme von Flüssigkeiten ist insbesondere in der chemischen Industrie zur überwachung eines Prozeßablaufes notwendig und gebräuchlich. Weiterhin sind im Rahmen des Wasserhaushaltsgesetzes ständige chemische und biologische Wasseranalysen unerläßlich. Es sind z.B. zur Probenahme von Wasser kontinuierlich oder intermittierend arbeitende Pumpen unterschiedlicher Konstruktion bekannt* Siehe z.B. Dr. Hans Günter Goebgen, Köln "Hessen und automatische Probenahme in der Abwasserkontrolle" , Unabhängige lionatszeitschrift für industrielle Wasserwirtschaft, Luftreinhaltung und Abfallverwertung" , "12 . Jahrgang, September 1968» Heft 9, Seiten 1 bis 4·. Ferner können duich kurzzeitige Bestätigung von Ventilen aus einem flüssigkeitsführenden System Proben entnommen werden. Durch Analyse der gereinigten Einzelproben werden die Mittelwerte der gesuchten Eigenschaft bestimmt.

Bei Produkten, die mit kleiner Schwankungsbreite anfallen, \ genügt diese Art der Probenahme nach statistischen Gesetzen, zum anderen kann die angesammelte Durchschnittsprobemenge bequem klein gehalten werden. Bei verschmutzten Flüssigkeiten ist diese Art der Probenahme unbefriedigend, da sowohl Pumpen mit geringer Fördermenge als auch periodisch betätigte Ventile Leicht verschmutzen. Beispielsweise müssen bei der Probenahme von Industrieabwässern Bestandteile bis zu einer Korngröße von 3 mm ohne Behinderungen gefordert werden können. Siehe G-oebgen, I.e. Aus diesem. Grunde ist man bemüht, eine größere Flüssig-"

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keitsströmung aufrecht zu erhalten und das strömende System kurzfristig auf die zum Pr-obensamialer führende Leitung umzulenken. Dieses nach. Art einer Weiche gestaltete System unterliegt den Gesetzen der Hassendynamik, weshalb die Dauer für die hin- und hergehende Weichenverstellung zur Ver-.meidung von Stoßen in der Apparatur kaum auf weniger als eine Sekunde abgekürzt werden kann. Ein bekanntes Gerät dieser Bauart verwendet "bei einer Pumpenleistung von 100 l/h als S amme Ige faß 2-1-Flaschen (s. Aus Industrie und Technik "Wasser Luft und Betrieb", 16. Jahrgang, Nr. 7, Juli 1972, Nr. 7294-). Soll nach jeweils 2 Stunden die Flasche gewechselt werden, darf praktisch nur alle 2 Minuten eine Probenahme von 1 Sekunde Dauer erfolgen. Wenn der Inhalt von 12 Sammelflaschen für eine Tagesmittelprobe zusammengegeben wird, liegen demzufolge maximal 720 Einzelproben vor.

Die erforderliche Anzahl von Einzelproben kann auf Grund der statistischen Gesetze für den Vertrauensbereich u eines durch Probenahme gewonnenen Mittelwertes χ in Abhängigkeit von der Streuung s, s. Tabelle 1, bestimmt werden.

Tabelle 1: Anzahl der bei vorgesehener Streuung s notwendigen Einzelprobenahmen zur Erzielung eines stati stisch gesicherten Vertrauensbereiches u für den Mittelwert.

statistische Sicherheit

u/s

Z 10

£ 20

68,3 % 95 % 99 #

400 1500 2665

100

390
680

27

98

175

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Insbesondere bei Abwasser mit Beinen vielen zur Beurteilung anstehenden Eigenschaften CpH-V/ert., Gelaalt ..an. Cinkctoff en, petroätlierlöslichen. üubstaD-Beri, Schifeme tall.en.. Phosphat und Hitrat, sowie BSB5- bsw. CSB-Wert üsw) .erreicht oder überschreitet die "Streuung s irgendeiner Eigenschaft. meistens die Größenordnung des Mittelwertes .χ,_Λ wodurcheine '.wesentlich;; höhere Probenfrequens als gemeinhin erwartet notwendig wird. 100 und mehr Einzelproben 3©· Stunde sind deshalb notwendig und keinesfalls irreal.:Das -Konstruktionsprinzip einer" mechanischen Weiche kann dem Problem nicht mehr gerecht werden. Pas gleiche gilt für komplexe organische

Aus den aufgezeigten Problemen ergab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe., ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probenahme aus strömenden flüssigkeiten bereit zu stellen, welche ausreichende Schaltfrequenz und Probemengenbegrenzung, Unempfindlichkeit gegen Schmutzstoffe und Korrosionsfestigk-eit gegen saure und basische» anorganische und organische Substanzen vereinigen. ..

Dies wird erreicht :durch ein Verfahren .zur intermittierenden Probenahme aus einem Flüssigkeitsstrom durch Abführen eines Anteils desselben,_;iait Hilfe eines periodisch -.betätigten Ventils. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil ein an sich bekanntes entsprechend dem Coanda-Effekt konstruiertem Fluidikventil eingesetzt und die gewünschte Mengen- und Probefrequenz durch periodisches öffnen und Schließen der Luftkanäle eingestellt wird.

Durch Einsetzen des in der pneumatischen Regelungstechnik als Vandstrahlverßtarker bewährten Fluidikventilε an Stelle einer Strömungmfeiche kann die zugeleitete Flüssigkeit durch hydrodynamische Schaltung nach Wahl in 2 Ablaufkanale gelenkt

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werden. Die Schaltung erfolgt ohne bewegte Teile allein durch gezielte Anwendung des Coanda-Effektes. Hierbei wird der Massenstrom durch Anlegen eines Unterdrucks gesteuert. Dieser Unterdruck stellt sich bekanntlich selbständig ein, wenn in geringer Entfernung zum Wassereintrittstrahl eine Wand im Winkel zwischen 15 und 60 zur Strahlachse angebracht wird. Infolge des Strahl-Impulses wird der geringe Raum zwischen Strahl und Wand rasch leer gesaugt, wodurch der Strahl abgelenkt wird und sich an die Wand anlegt.

Ist diese Wand durchbohrt, kann mit einer kurzen Öffnung zur Atmosphäre z.B. mittels eines Ventils, das Anlegen der Strömung an die Wand rückgängig gemacht werden, und der Flüssigkeitsstrahl strömt gerade auf den Strömungsteiler zu. Auf diese Weise kann man bei dichter Bohrung die gesamte Flüssigkeitsmenge zu einem Ablaufkanal, bei offener Bohrung zum Teil in einen zum Probesammler führenden zweiten Ablaufkanal lenken. Wie Oszillographenmessungen gezeigt haben, lassen sich auf diese Weise Probenahmezeiten von l/lO Sekunden und weniger erzielen, wodurch jede von der Statistik geforderte Probenhäufigkeit realisiert werden kann.

Ohne bewegte Teile, allein durch Bemessung der öffnungs- und Schließzeiten der Bohrung in der Wand nach Maßgabe der Eigenschaften der zu analysierenden Flüssigkeiten können Proben so häufig und in solcher Menge entnommen werden, daß gesicherte Mittelwerte für alle Eigenschaften der Flüssigkeit bestimmbar werden.

Eine mengenproportionale Probenahme kann zusätzlich durch Abstimmung der Schaltdauer auf den in bekannter Weise gemessenen Mengenstrom realisiert werden·

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens wird in der beigefügten Zeichnung am Beispiel der Probenahme aus einem Abwasserkanal veranschaulicht.

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Sie besteht aus einem Fluidikventil O mit einem. Strömungsteiler 11, einer Ableitung 1 des nicht für die Probenahme benötigten stetig geförderten Flüssigkeitsstromes und mit einer Ableitung 2 für die zu entnehmenden Flüssigkeitsproben aus der mittels .einer gesondert betätigten Umschaltvorrichtung beliebiger Konstruktion .$ die Flüssigkeit getrennten Sammelgefäßen 4-. zugeführt wird. Ferner ist ein Ventil 10 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Flüssigkeitsströmung durch periodisches_ öffnen; zur Atmosphäre gelenkt wird. Bei geschlossenem Ventil 10 läuft die Flüssigkeit über Ableitung 1 ab, bei geöffnetem Ventil 10 über Ableitungen 1 und 2. .

Als Sammelgefäße .4 werdenzweckmäßig die in der Abwassertechnik gebräuchlichen Imhoff-Tricher benutzt. ^:

Die Sammelgefäße 4- sind zweckmäßig in einem von der Atmosphäre gasdicht abgeschlossenen Raum 5 angeordnet, der über Zuleitung 6 und "Ableitung 7 siit einem Schutzgas beaufschlagt werden kann.

Die vorstehend erwähnten Coanda-Ventile sind beschrieben in Wiesner "über die Entwicklung von Wandstrahl element en und ihre Anwendung in einer Steuerung" _Λ Krauskopf-Verlag 1969. : '.-."■-■- ,

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Claims

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Pat ent ansprüche

Verfahren zur intermittierenaen Probenahme aus einem Flüssigkeitsstrom durch Abführen eines Anteils desselben mit Hilfe eines periodisch betätigten Ventils, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil ein an sich bekanntes entsprechend den Coanda-Effekt konstruiertes Fluidikventil eingesetzt und die gewünschte Probefrequenz durch periodisches öffnen und Schließen der Luftkanäle eingestellt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gelmnzeichnet, daß zwecks mengenproportionaler Probenahme die Schaltdauer entsprechend dem in bekannter Weise gemessenen Mengerxstrom variiert wird.
3.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Fluidikventil (O) mit einem Strömungsteiler dl) und einem Ventil 0-0, das zur Atmosphäre geöffnet werden kann, einer Ableitung (1) für den Flüssigkeitsstrom, einer Ableitung (2) für die hieraus entnommenen Flüssigkeitsproben, aus der mittels einer intermittierend betätigten Umschaltvorrichtung (3) die Flüsägkeit getrennten Sammelgefäßen (4·)' zugeführt wird.
4.) Vorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sammelgefäße Imhoff-Trichter benutzt werden.
5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelgefäße (4-) in einem von der Atmosphäre gasdicht abgeschlossenen Raum (5) angeordnet sind, der über Zuleitung (6) und Ableitung (7) mit einem Schutzgas beaufschlagt werden kann.

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