DE69308603T2 - Vorrichtung zur untersuchung von wasser - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Wasser. Die Erfindung betrifft eine solche Vorrichtung zur Untersuchung von Wasser, die die Entnahme von sogenannten Mischproben sowie von Einzeiproben aus unterschiedlichen Tiefen erlaubt. Eine Mischprobe bedeutet eine Probe, die beschafft wurde, indem man eine geringe Wasserprobe zum Beispiel in einstündigen Abständen einen Tag lang in einen Probenaufnehmer entnommen hat, in welchem die Proben gemischt werden und aus welchem die eigentliche Wasserprobe für die gewünschten Wasseranalysen entnommen wird. Mischproben werden insbesondere bei der überwachung der Qualität natürlicher Wässer und bei der Betriebsüberwachung und -steuerung von Wasserreinigungsanlagen benötigt
• Wasserproben werden immer noch in der Weise gesammelt, daß sich die Person, die die Proben einsammelt, in bestimmten Abständen zur Beobachtungsstelle begibt, um eine kleine Probe in den Sammelbehälter zu entnehmen. Die Probenentnahme selbst ist allgemein nicht sehr zeitaufwendig, so daß sich die Kosten für die Probennahme primär aus Personal- und Reisekosten zusammensetzen. Es gibt Probenentnahmegeräte, die nach dem Kolbenprinzip arbeiten. Da diese Geräte jedoch eine Spannung von 220 V benttigen, ktnnen sie schwerlich im Gelände installiert werden. Das Gerät umfaßt auch eine Hubeinrichtung für das Glas, welches schwer ist und leicht bricht. Das Gerät ist sehr teuer, weshalb es nur begrenzt zum Einsatz kam.
• Die Patentveröffentlichung US-A-4,462,265 beschreibt ein System, bei welchem eine mechanisch betriebene Einheit tief in das Wasser hinuntergelassen und von einem sich auf der Oberfläche bewegenden Schiff geschleppt wird, wobei die Einheit über eine Pumpe zum Hochpumpen von Wasser verfügt. Das Wasser durchfließt mehrere Sammelvorrichtungen, die der Reihe nach in verschiedenen Tiefen zwischen der Einheit und dem Schiff plaziert sind. Der Druck dieses Wasserflusses wird mittels einer sich auf dem Schiff befindenden Drossel so eingestellt, daß er hoch genug ist, um die Ventile der Sammelvorrichtungen zu betätigen und dadurch zu ermöglichen, daß die in den Sammelvorrichtungen enthaltenen Wasserproben nach oben zu dem Schiff geleitet werden. Die Pumpe erhält ihre Antriebskraft von der Schleppbewegung des Schiffes mittels einer Turbine. Die Vorrichtung zur Untersuchung von Wasser ist groß und für die bewegliche und bemannte Probenentnahme aus großen und tiefen Wassersystemen ausgelegt.
• Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung, die die automatische Probennahme von Wasser ohne die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Bemannung der Beobachtungsstelle erlaubt. Ein weiteres Ziel ist eine kleinbauende und preiswerte Untersuchungsvorrichtung. Diese Ziele werden mittels einer Vorrichtung erreicht, die primär durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert ist.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Probenentnehmer eine Pumpe, die von einem Elektromotor angetrieben und mit einem schwimmenden Behälter in Verbindung gebracht wird. Die Vorrichtung ist batteriebetrieben, so daß elektrische Leitungen, anders als bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, an der Probenentnahmestelle nicht benötigt werden. Da die Vorrichtung einerseits preiswert und andererseits leicht zu transportieren ist, können Probenentnahmevorrichtungen, die an verschiedenen Beobachtungsstellen benötigt werden, in einem Zug installiert und auch die Proben in einem Zug eingesammelt werden.
• Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
• Figur 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt der Vorrichtung und
• Figur 2 einen horizontalen Querschnitt der Vorrichtung.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem schwimmenden Probenentnahmegerät 2, das von einem Elektromotor 3 angetrieben wird. In dem als Beispiel angegebenen Fall ist das Probenentnahmegerät 2 eine Zentrifugalpumpe, die an einem abgedichteten, schwimmenden Behälter 10 montiert ist. In dem beschriebenen Beispiel besteht der Behälter 10 aus Kunststoff. Die Pumpe ist so angeordnet, daß ihre Saugseite zum Beispiel über Schläuche mit der Probenentnahmestelle und ihre Druckseite mit dem Probenaufnehmer (in den Figuren nicht dargestellt) kommuniziert. Im Falle des beschriebenen Beispiels ist in dem Behälter 10 auch anderes Zubehör untergebracht, das für die Probenentnahme benötigt wird.
• Die Schwimmfähigkeit des Behälters 10 wird durch eine behälter- oder gehäuseähnliche Konstruktion und dadurch erreicht, daß der untere Teil des Behälters 10 mit einem Material wie zum Beispiel Polystyrol gefüllt ist, welches leichter ist als Wasser. Auch die Wände des Behälters können mit luftgefüllten Hohlräumen versehen sein. Der Behälter 10 hat einen dichtschließenden Deckel 11. Ein rohrförmiges Teil 12, das in der Mitte des Behälters 10 durch dessen Boden führt, ist an den Boden des Behälters 10 geschweißt. Das rohrförmige Teil 12 ist derart angeordnet, daß sich sein erstes, d.h. oberes Ende etwa zur Mitte des Behälters 10 und sein zweites, d.h. unteres Ende etwas nach unterhalb des Bodens des Behälters 10 erstreckt. Beide Enden des rohrförmigen Teils 12 sind offen. Das erste Ende des rohrförmigen Teils ist mit Gewinden 13 versehen.
• Das Probenentnahmegerät 2 wird von einem Motor 3 angetrieben. Im Beispielsfall ist der Motor 3 durch Gewinde 13 an dem ersten Ende des rohrförmigen Teils 12 in seiner Position befestigt. Der Motor 3 liegt über dem rohrförmigen Teil 12 und verschließt das erste, d.h. obere Ende des rohrförmigen Teils 12 wasserdicht.
• Der Motor 3 und das Probenentnahmegerät 2 werden mit dem rohrförmigen Teil 12 derart in Verbindung gebracht, daß die Welle 4 des die Pumpe 2 antreibenden Motors 3 innerhalb des rohrförmigen Teils 12 liegt. Die Länge der Welle 4 ist dergestalt, daß sich die Pumpe 2 etwas unterhalb des Bodens des Behälters 10 an dem zweiten Ende des rohrförmigen Teils 12 befindet. Wenn die Vorrichtung zum Zweck der Probenentnahme in Position gebracht wird, füllt sich das rohrförmige Teil 12 zumindest teilweise mit Wasser. Die Pumpe 2 wird so angeordnet, daß die Wasserprobe von fließendem Wasser direkt unterhalb der Vorrichtung oder mit Hilfe eines an die Saugöffnung der Pumpe 2 angeschlossenen Verlängerungsrohres aus einer gewünschten Tiefe entnommen werden kann. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Saugseite der Pumpe 2 kontinuierlich mit dem Wasser, von dem Proben entnommen werden, kommuniziert, kann sich keine die Probenentnahme störende Luft in der Vorrichtung sammeln.
• Ein Rohr 5 führt von der Pumpe 2 zu dem Probenaufnehmer, der ein auf dem Wasser schwimmender separater wasserdichter Behälter sein kann. Der Probenaufnehmer kann auch in größerer Entfernung von der oder höher als die eigentliche Untersuchungsvorrichtung angeordnet sein.
• Falls die Untersuchungsvorrichtung in größeren Tiefen verwendet werden soll, kann an der Saugöffnung der Pumpe eine Röhre 6 angebracht werden, durch welche Proben von einer gewünschten Tiefe unterhalb des Behälters 10 entnommen werden können. Soll die Vorrichtung für Probenentnahmen aus verschiedenen Tiefen verwendet werden, wird die Röhre 6 bis zur gewünschten Tiefe abgesenkt und die erste Probe in den Behälter entnommen. Danach wird die Röhre 6 in dem gewünschten Maß weiter abgesenkt, und es wird die zweite Probe in den Behälter entnommen. In diesem Fall muß die Vorrichtung so betrieben werden, daß das Wasser in der Röhre zunächst an dem Behälter vorbeigeleitet wird, bevor die tatsächliche Wasserprobe aus der gewünschten Tiefe entnommen wird. Wenn die Proben eingesammelt sind, wird die Röhre 6 manuell oder mit Hilfe einer speziellen (nicht dargestellten) Winde hochgezogen.
• Der die Pumpe 2 antreibende Elektromotor 3 wird durch eine Batterie gespeist. Die Batterie 7 wird in dem Behälter 10 auf dessen Boden angebracht. Die Batterie 7 kann eine 12 V-Batterie sein, wie sie allgemein für batteriebetriebene Bohrmaschinen verwendet wird. In dem Behälter 10 ist auch eine Steuereinheit 8 untergebracht, zum Beispiel ein Timer und ein Relais 9 zur Steuerung des Betriebs des Elektromotors 3 und der Pumpe 2. Mit Hilfe des Timers 8 kann die Pumpe 2 so programmiert werden, daß sie Wasser in bestimmten Zeitabständen pumpt, und desgleichen kann auch die Laufzeit der Pumpe 2 eingestellt werden. Der Timer 8 entspricht vorzugsweise dem Typ, der eine stufenlose Steuerung ermöglicht. Die Länge der Laufzeit der Pumpe 2 wird abhängig von dem benötigten Wasservolumen und von der Pumpenleistung auf einen geeigneten Wert eingestellt. Bei einer Mischprobe werden pro Einzelprobe nur etwa 20 cl Wasser benötigt. Das Pumpen dieser Wassermenge dauert lediglich 2 bis 3 Sekunden.
• Das Zubehör zum Steuern und Antreiben der Pumpe 2 kann natürlich auch außerhalb der Vorrichtung angeordnet werden, und zwar insbesondere dann, wenn man beabsichtigt, das Probenvolumen und die Probenentnahmerate während des Sammelns der Proben zu variieren.
• Zusätzlich zu den Mischproben ermöglicht die Vorrichtung das Sammeln sogenannter ungestörter Einzelproben aus unterschiedlichen Wassertiefen. Proben können in vertikaler Richtung in beliebigen Tiefen entnommen werden, indem die mit der Saugseite der Pumpe verbundene Röhre abgesenkt wird. Mittels der Vorrichtung ist eine genaue Ortung in vertikaler Richtung möglich, zum Beispiel von Wasserschichten mit geringem Sauerstoffgehalt, sowie die Beobachtung in vertikaler Richtung von anderen Veränderungen, die die Wassergualität beeinträchtigen. Zum Beispiel lassen sich mit der Vorrichtung schmale Abwasserzonen, die sich unterwasser bewegen, sehr viel leichter verfolgen.
• Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der anliegenden Ansprüche variiert werden. Deshalb kann der Probenentnehmer auch eine Memoranpumpe oder eine peristaltische Pumpe sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Untersuchung von Wasser, mit einem Probenentnehmer (2), der in einem schwimmenden Behälter (10) befestigt ist, wobei der Probenentnehmer (2) von einem in dem Behälter (10) angeordneten Elektromotor (3) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenentnehmer eine Pumpe (2) ist, deren Saugseite (6) mit der Probenentnahmestelle und deren Druckseite (5) mit einem Probenaufnehmer in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (2) eine Zentrifugalpumpe ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (2) innerhalb eines rohrförmigen Teils (12) untergebracht ist, der sich zum Boden des Behälters (10) öffnet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) an dem oberen Teil des rohrförmigen Teils (12) befestigt ist, und daß die Pumpe (2) an der Welle des Elektromotors (3) innerhalb des rohrförmigen Teils (12) montiert ist.

54 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (2) für den Betrieb unter der Steuerung einer Steuereinheit (8) ausgelegt ist, um Proben spezifischen Volumens in spezifischen Intervallen zu entnehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der Pumpe (2) mit dem Probenentnahmepunkt mittels einer Röhre (6) in Verbindung steht, und daß die Mündung der Röhre (6), durch die die Probe entnommen wird, auf eine gewünschte Tiefe für die Entnahme einer Wasserprobe abgesenkt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) seine Leistung von einer Batterie (7) bezieht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (7) innerhalb des Behälters (10) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) mit einem dicht schließenden Deckel (11) versehen ist.