DE2444199A1 - Vorrichtung zur regelung der konzentration von chemischen substanzen in einer fluessigkeit - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DRes. KADOR & KLUNKER

8 München 22 . KnoebeJstraße 36

K 10 988 3/tr

Robert Peter Thomson und John Edward Stiff St. Saviour, Jersey, Channel Islands

Vorrichtung zur Regelung der Konzentration von chemischen Substanzen in einer Flüssigkeit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kontrolle und Regelung der Konzentration von chemischen Substanzen in einer Flüssigkeit.

Es gibt viele Fälle, bei denen es wünschenswert ist, die Konzentration einer chemischen Substanz in einer Flüssigkeit zu kontrollieren und zu regeln. Einer dieser Fälle ist die Regelung des pH-Wertes oder des Chlorgehaltes von Schwimmbädern. Ähnliche

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Probleme ergeben sich bei verschiedenen Verfahren und Anlagen, z.B. auf dem Gebiet der Wasserbehandlung.

Eine allgemeine Methode, um eine solche Kontrolle auszuführen, besteht darin, periodisch Proben der Flüssigkeit zu nehmen, zu diesen Proben ein Reagenz zuzugeben, das· eine Färbung hervorruft, und in Abhängigkeit von der erhaltenen Färbung mehr an chemischer Substanz zuzugeben, um die Konzentration in der Flüssigkeit zu erhöhen, oder keine weitere Zugabe vorzunehmen.

Gemäss der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regelung der Konzentration von chemischen Substanzen in einer Flüssigkeit geschaffen, die eine Probenkammer mit transparenten Wänden, Einrichtungen zur Einführung einer Probe der Flüssigkeit in die Kammer, Einrichtungen zum Konstanthalten der Menge der Flüssigkeit in der Kammer, Einrichtungen zum periodischen Einführen einer Menge an Indikatorlösung in die Kammer und zum Mischen derselben mit der zu untersuchenden Flüssigkeit in der Kammer, eine stabilisierte Lichtquelle auf einer Seite der Kammer, einen photoelektrischen Detektor an der gegenüberliegenden Seite der Kammer, Vergleichseinrichtungen zum Vergleich eines Wertes, der dem mit dem Detektor angezeigten Licht entspricht, mit einem voreingestellten Wert, und Betätigungseinrichtungen, die mit dem Ausgang des Vergleichers verbunden sind» umfasst.

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Es können Einrichtungen vorgesehen werden, um den Ausgang der Photozelle zu überwachen, um eine sichtbare Anzeige vorzusehen, die die gemessene Konzentration angibt.

Bei einer solchen Vorrichtung wird eine Probe der zu untersuchenden Flüssigkeit im allgemeinen mit einer genau abgemessenen Menge eines Reagenz in der Probenkammer selbst gemischt. Das Mischen kann durch mechanische Bewegung bewirkt werden, und zwar entweder der Betrachtungskammer als ganzes, oder durch die Drehung eines chemisch inerten Magneten auf dem Boden der Probenkammer. Die bevorzugte Methode besteht jedoch darin, durch die Flüssigkeit Luft perlen zu lassen. Dies hat den Vorteil, dass in der zu untersuchenden Probe vorliegendes Eisen eliminiert wird. Die Probenkammer besteht daher vorzugsweise aus einem Gefäss mit Glaswänden, das einen Flüssigkeitseinlass und einen Flüssigkeitsüberlauf und eine Lufteintrittsöffnung urterhalb des Überlaufs und eine IndikätorlösungseinlaufÖffnung oberhalb des Überlaufs aufweist. Die Mischeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Vorratsgefäss oder einer Zuführung für komprimierte Luft, die mit der Lufteinlassöffnung des Glasgefässes verbunden sind.

Beim Durchstrahlen von Licht durch die Probenkammer unter Verwendung einer geeigneten Flüssigkeit und Indikatorlösung wird in dem photoelektrischen Detektor (vorzugsweise ein Photoelement) ein Signal erzeugt,

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das von der optischen Änderung, z.B. einer Farbänderung, abhängt, die durch die Reaktion zwischen der zu untersuchenden Flüssigkeit und dem Reagenz erzeugt wird. So kann z.B. bei der Untersuchung des Chlorgehalts bei Schwimmbädern das verwendete Reagenz o-Tolidin sein, das eine gelbe Färbung gibt. Je tiefer die Färbung ist, desto höher ist der Chlorgehalt. Wenn der Chlorgehalt geringer als ein gewünschter Wert ist, kann die Antwort des photoelektrischen Detektors so ausgestaltet sein, dass sie genügend hoch ist, um ein Regelsignal zu einer Chloreinspritzpumpe oder einer anderen Chlorierungseinrichtung zuzuführen, um eine geeignete Menge an Chlor in das Schwimmbad einzubringen.

Die Vorrichtung wird im allgemeinen so angeordnet, dass sie cyclisch arbeitet, obwohl die Zeitcyclen sehr unterschiedlich sein können. Für Schwimmbäder ist eine typische Cycluszeit 15 min, d.h. je 15 min wird eine Probe genommen, untersucht und wenn notwendig, eine korrigierende Aktion unternommen. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung Schalteinrichtungen enthalten, die so ausgebildet sind, dass in vorbestimmten Intervallen in die Kammer Indikatorlösung eingebracht wird, diese gemischt wird, mit der Lichtquelle belichtet wird, die Vergleichseinrichtung in Betrieb genommen wird und in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung, die Betätigungseinrichtungen betrieben werden. Vorzugsweise umfasst diese Schalteinrichtung mehrere nockenbetriebene Schalter, die auf einer rotierbaren Welle befestigt sind, wobei das Ende der

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Welle eine Walze trägt, die mit einem peristaltischen Pumpenrohr für die Indikatorflüssigkeit in Verbindung steht.

Die nockenbetriebenen Schalter können üblich Mikroschalter sein, oder alternativ können die Nocken den Weg von einer Lichtquelle zu einer Hochleistungs-Widerstandszelle (Photoleitzelle) abdecken oder nicht. Ein solches System vermeidet elektrische "Spitzen", die bei Verwendung von Mikroschaltern entstehen können und den Betrieb der anderen Festkorperschaltkreise nachteilig beeinflussen. Reed-Relais können gleichfalls verwendet werden, um diese Schwierigkeit zu vermeiden.

Die Lichtquelle sollte sorgfältig ausgewählt sein, wobei die gewünschte spektrale Verteilung des Lichtes, deren Eigenveranderbarkeit und deren Verlässlichkeit zu beachten sind. Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle eine Glühfadenlampe und einen damit verbundenen spannungsstabilisierten Speisestromkreis, der so ausgeführt ist, dass wenigstens eine Spannung von 10% unterhalb der normalen Arbeitsspannung der Lampe zugeführt wird. Der stabilisierte Speisestromkreis ist vorzugsweise unter Verwendung von Zener-Dioden sp annung s s tabiIi si ert.

Andere Lichtquellen, die verwendet werden können, sind Leuchtstoffröhren und Festkörperlichtquellen, wie GaAs-Geräte. Gewünschtenf alls' kann eine rückgekoppelt stabilisierte Lichtquelle verwendet werden, wobei ein zweiter photoelektrischer Detektor auf die

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Lampenintensität anspricht und die Speisespannung einstellt, um diese Intensität konstant zu halten. Solche Änderungen können jedoch toleriert werden, wenn der Wert, der von dem durch die Kammer durchgehenden Licht erhalten wird, nicht absolut gemessen wird, sondern relativ zu dem Lichtwert, der bei Durchgang durch die Kammer,die Flüssigkeit aber keine Indikatorlösung enthält, gemessen wird.

In einem solchen System wird im Untersuchungscyclus zuerst die Zelle mit Flüssigkeit aber ohne Indikatorlösung beleuchtet, ein Wert, der dem durchgehenden Licht entspricht, gespeichert, Indikator zugegeben, die Flüssigkeit in der Kammer gemischt, der neue Wert des durchfallenden Lichts gemessen und der Unterschied der beiden Werte gegen den voreingestellten Wert verglichen. Falschanzeigen aufgrund von Verschmutzung, Lampenalterung, Alterung des photoelektrischen Geräts und Trübung werden auf diese Weise auf ein Minimum beschränkt.

Um die besondere in Frage stehende Farbänderung hervorzuheben, ist es günstig, das Licht durch Anordnung eines oder mehrerer Filter zwischen dem photoelektrischen Detektor und der Kammer zu filtern, wobei die Farbe des Filters bzw. der Filter mit der Farbe der Mischung aus der zu untersuchenden Flüssigkeit und der Indikatorlösung in Beziehung steht. Z.B. sollte bei der Untersuchung des Chlorgehalts unter Verwendung von o-Tolidin als Indikator,· das eine gelbe Lösung ergibt, vorzugsweise ein blauer Filter verwendet werden.

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Blaue und grüne Filter sollten verwendet werden, wenn der pH-Wert bestimmt wird und Phenolrot als Indikator verwendet wird.

Die Lichtquelle und der photoelektrische Detektor können gewünschtenfalls im Abstand von der Kammer angeordnet sein und die' auf gegenüberliegenden Seiten der Kammer erfolgende Lichtzufuhr und Lichtabfuhr kann mit Hilfe von Lichtrohren oder optischen Fasereinrichtungen durchgeführt werden. Solche Systeme haben den Vorteil, dass die elektrischen Teile und die Teile zur Behandlung der Flüssigkeit der Vorrichtung getrennt sind und dass Wirkungen der Temperaturänderung, die z.B. durch Änderung der Temperatur der Flüssigkeit bewirkt werden, auf die elektrischen Bestandteile auf ein Minimum reduziert werden können.

Die Ausführung der Probenkammer ist teilweise wesentlich. Vorzugsweise ist die Kammer zylindrisch und aus Glas hergestellt, obwohl auch Acrylharzmaterialien verwendet werden können. Der Einlauf für die zu untersuchende Flüssigkeit sollte am oder in der Nähe des Bodens der Kammer sein. Der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer wird vorzugsweise durch einen feststehenden Überlauf festgelegt. Bei Einsatz wird die zu untersuchende Flüssigkeit in die Kammer eingeführt und mittels des Überlaufes abgeführt. Wenn der Fluss zum Stillstand kommt, verbleibt immer die gleiche Menge an Flüssigkeit in der Kammer. · Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, dass die zu untersuchende Flüssigkeit dazu verwendet wird, die Kammer bei jedem Cyclus zu reinigen •und auszuspülen. Alternativ kann das System kontinuierlich

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sein, und zwar kann entweder der kontinuierliche Fluss zur Untersuchung der Probe in einer vorbestimmten Zeit unterbrochen werden oder kann die Indikatorlösung während einer kurzen Versuchszeit kontinuierlich eingebracht werden. Die Indikatorlösung wird vorzugsweise in die Betrachtungskammer durch einen Einlass eingeführt, der oberhalb des Überlaufs angeordnet ist und radial im Abstand dazu angeordnet ist. Um ein kräftiges Mischen zu gewährleisten, wird wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise ein Lufteinlass unterhalb des Überlaufs vorgesehen, durch den wie oben beschrieben, Luft eingeblasen wird. Während des Cyclus können die Flüssigkeit in der Kammer und die Indikatorlösung durch das Durchperlenlassen der Luft durch die Kammer gemischt_#werden.

Die Zufuhr der Flüssigkeit von der zu untersuchenden Flüssigkeit kann einfach durch die Schwerkraft erfolgen oder durch Pumpen. Ein einfaches regelbares Ventil, z.B. ein Magnet -Ventil, kann in der Zufuhrleitung für die Flüssigkeit vorgesehen werden, um die Zufuhr zu regeln. Die Geometrie der Kammer'sollte so gewählt werden, dass ein gleichmässiger Fluss ohne Spritzen stattfindet. Die Kapazität des Überlaufs sollte gross sein, um das Risiko des Flutens , wenn der Zufluss an Flüssigkeit hoch ist, auf ein Minimum zu beschränken und es kann vorteilhaft sein, einen "Kamin" als Notbehälter vorzusehen, oder einen kleinen Durchflussbegrenzer, der am Einlassrohr angeordnet ist, vorzusehen, um die Fliessgeschwindigkeit so zu steuern, dass sichergestellt wird, dass kein Fluten der

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- 9 Probenkammer auftritt.

Die Einführung einer genauen Menge an Indikatorlösung in die Probenkammer kann auf geeignete Weise erfolgen.. Wie vorstehend erwähnt, besteht das bevorzugte System darin, um einen Teil des Umfangs eines Kreises an der rotierenden Zeitwerkwelle, (wenn ein zentrales Hocken/Zeitwerk verwendet wird) ein peristalitisches Pumpenrohr anzuordnen, und eine Pumpwalze, die an die Welle befestigt ist, vorzusehen. Ein Ende des Pumpenrohres ist mit der Zufuhr zur Probenkammer verbunden und das andere mit einem Reagenzbehälter. Die Zufuhr- und Speiserohre haben vorzugsweise kleinen Durchmesser, um das Reagenz in diesen aufgrund von Kapillareffekten stationär zu halten. Zwischen dem Pumpenrohr und der Betrachtungskammer wird ein geeignetes Kontrollventil vorgesehen, um das Pumpen zu gewährleisten und einen Rückfluss zu verhindern. Ein kleines Kunststoffventil, das auf dem Prinzip eines Einwegventils arbeitet, ist dafür geeignet.

Das Reagenzreservoir lässt sich vorzugsweise leicht füllen und weist vorzugsweise Einrichtungen auf, die anzeigen, wenn der Spiegel des Behälters zu weit absinkt. Zweckmassigerweise hat der Behälter die Form eines senkrechten zylindrischen Tanks mit einem Schwimmer, der auf der Flüssigkeit schwimmt und wenn der Spiegel zu weit abfällt, einen Mikroschalter betätigt, um eine sichtbare und/oder höhrbare Anzeige, dass das Reagenzreservoir aufgefüllt werden muss,in Betrieb zu setzen. Andere Anzeigmethoden, wie

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Temperatur- oder Kapazitanzfuhler können in analoger Weise verwendet werden.

Gewünschtenfalls können Teile der Vorrichtung verdoppelt werden, um gleichzeitig mehr als einen Parameter zu regeln.

So können z.B. die Chlorkonzentration und der pH-Wert eines Schwimmbades unabhängig durch Verwendung geeigneter Reagenzien und nachfolgend durchgeführter Korrekturen, wenn diese notwendig sind, geregelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine graphische, perspektivische Ansicht eines Teils der Regelvorrichtung gemäss der Erfindung bei Verwendung in Zusammenhang mit einem Schwimmbad,

Figur 2 ein schematisches Schaltdiagramm, das die elektrischen Arbeitsteile der Vorrichtung der Figur zeigt,

Figur 3 ein Schaltdiagramm der elektronischen Tafel von Figur 2 und

Figur 4· ein Regelungs·^ oder Steuerdiagramm.

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Figur 1 zeigt insbesondere ein Schwimmbad 1 mit einem Auslass, der über ein Solenoidventil 2 und einen Durchf lusöbegrenzer 3 mit einer Betrachtungskammer 4 verbunden ist. Die Betrachtungskainmer 4 ist aus Glas hergestellt und hat einen Flüssigkeitseinlass 5> Überlauf 6, um automatisch einen konstanten Flüssigkeitsspiegel zu gewährleisten, eine Reagenzzufuhröffnung 7 und eine Luftzufuhröffnung 8. Die Teile 2 bis 8,sowie andere,sind auf einem gemeinsamen Träger 40 montiert.

An gegenüberliegenden Seiten der Kammer 4 sind Lampe 11, ein Blaufilter 44 und eine Photozelle 12 angeordnet. Der Ausgang von Zeile 12 ist mit einer gedruckten Schaltungsplatte 13 verbunden. Die Platte 13 umfasste einen Verstärker, der wiederum mit einem Vergleicher verbunden ist, der das Ausgangssignal des Verstärkers mit einem vorgegebenen Bezugswert vergleicht. Das Ausgangssignal des Vergleichers wird über ein Relais einer Einspritzpumpe 15 zugeführt, die an ein geeignetes Reservoir, das das in das Bad 1 einzubringende Material enthält, gekoppelt ist. Wenn das Signal der Photozelle 12'in geeigneter Weise zu gross oder zu klein ist, wird Pumpe 15 betätigt, die Material über Leitung 17 in das Bad 1 pumpt, um den untersuchten Parameter auf den gewünschten Wert einzustellen.

Eine kleine Belüftungspumpe 18 ist mit dem Lufteinlass 8, der Betrachtungszelle 4 verbunden. Die Belüftung bewirkt nicht nur das Mischen, sondern hält auch die Ablagerung von Calcium und Eisen sowie die Fleckenbildung auf einem Minimum. Die Verhinderung der Fleckenbildung ist be-

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sonders wichtig. Bei bekannten Chlorregelvorrichtungen war dies bisher ein unüberwindbares Problem.

Mit Reagenzeinlass 7 ist ein Regulierventil 20 und ein peristaltisches Pumpenrohr 21 verbunden.Das Zufuhrende des Rohrs 21 wird mittels Schwerkraft aus einem vertikalen zylindrischen Behälter 22 gefüllt. In Behälter 22 schwimmt ein Schwimmer 23» dessen oberes Ende durch eine Öffnung in dem Deckel "des Behälters ragt und einen Kunststoffkragen 10 trägt. Wenn der Schwimmer abfällt, wenn der Behälter zur Neige geht, berührt Kragen 10 den Arm eines Mikroschalters 24, der am Deckel des Behälters angebracht ist. Wenn der Reagenzspiegel niedrig ist, kann der Behälter leicht mit Hilfe eines Seitenrohrs 25 aufgefüllt werden, das zum Hauptbehälterrohr 22 parallel angeordnet und mit diesem verbunden ist. Damit der Reagenzspiegel leicht zu sehen ist, werden die Rohre und 25 vorzugsweise aus durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoffen hergestellt. Die Materialien der Rohre 22 und 25 sollten natürlich gegenüber dem verwendeten Reagenz inert und resistent sein.

Um sich längs des peristaltischen Pumpenrohres 21 zu bewegen, ist eine Walze 27 auf einem Arm 28 angeordnet, der an einer Welle 29 rotiert. An der Welle sind ferner Nocken $0 befestigt, zu denen jeweils Mikroschalter 31 Bezug haben. Die Welle 29 wird durch einen Motor 32 in Drehbewegung versetzt. Die Betätigung des Motors 32 wird durch einen Mikroschalter 41 geregelt, der durch eine Nooke betätigt wird, die durch den Hauptregelmotor 42 gedreht wird, der einmal alle 15 min

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- 13 rotiert.

Auf dem Träger 40 ist auch ein Netzteil 45 für die elektronischen Einrichtungen befestigt.

In Figur 2 ist die Schaltung der Vorrichtung der Figur 1 gezeigt. Diese ist praktisch aus sich selbst verständlich. Verschiedene Bestandteile in Figur 2 wurden mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet.

Im wesentliehen besteht die Schaltung aus einem Netzteil 45, in dem ein normaler Netzwechselstrom in eine stabilisierte Versorgungsspannung für eine Lampe 11 und eine stabilisierte Versorgungsspannung für den Verstärker, Vergleicher und die Signalauswertungs- oder Torsteuerungsschaltung, die in Figur 3 gezeigt ist, umgewandelt wird und verschiedenen Regelkreisen. Neonlampen sind an strategischen Stellen der Schaltung vorgesehen und deren Anzeige, wenn sie brennen, ist in Figur 2 angegeben und aus sich selbst verständlich.

Die Zeitgebung der Vorrichtung wird durch einen Motor 42 mit einer Umdrehung je 15 min gesteuert, der ζ v/ei Nocken (A und B im Schaltbild) antreibt. Nocke A treibt einen weiteren Zeitgeber mit einer Umdrehung je min an und dieser Zeitgeber führt das Probenehmen, Mischen und die Auswertungsfunktionen durch. Nocke B des 15 min Zeitgebers regelt die Haltezeit des Chlorpumpenrelais. Soll das Relais betätigt werden (Chlor notwendig) entsperrt Nocke B das Relais nach etwa 10 min und gestattet auf diese Weise vor der nächsten Probenbe-

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arbeitung eine Haltezeit von 5 min. Die Nocke B ist einstellbar, es sollte jedoch festgehalten werden, dass es bedeutend besser ist, das Chlor langsam in das Wasser abzulassen, als dieses kurz und stark zu dosieren, und dass es besser ist, den Ausstoss der Chlorpumpe einzustellen, als durch Änderung der Nocke B die "an^M-Periode zu verkürzen und die Haltezeit zu verlängern.

Wenn die Nocke A des 15 min Zeitgebers einmal eine Speisung für den 1 min Zeitgebermotor einleitet, schliesst Nocke 5 dieses zweitgenannten Zeitgebers den damit verbundenen Schalter und stellt sicher, dass der Motor eine Umdrehung vollendet und dadurch alle seine Funktionen durchführt. Am Ende der Sequenz öffnet der Schalter der Nocke 5 und der Motor bleibt stehen, bis die nächste Speisung von dem 15 min Zeitgeber erfolgt (vergl. Figur 4).

Sollte der Behälter 22 leer werden, wird der Mikroschalter 24 auf der Oberseite des Behälters durch Kragen 10, der auf dem Schwimmerarm befestigt ist, der sich wiederum auf dem Schwimmer 23 im Behälter befindet, betätigt. Der Schalter unterbricht dann die Speisung für den Transformator(vergl. elektrische Schaltung,Figur 2) und bewirkt das Leuchten eines Warnlichtes 48. Die Unterbrechung der Zufuhr zum Transformator wird bevorzugt, da wenn der Regler ohne Zufuhr von Indikatorlösung in Betrieb gelassen werden würde, die Wasserprobe farblos sein würde und die elektronischen Einrichtungen dies als Zustand

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ohne Chlor ansehen würden, und deshalb bei jeder Probennahme das Chlorpumpenrelais 47 betätigen wurden. Diese "Ausfallsüberwachungsbedingung¹¹ kann mittels eines Manual/Auto-Schalters 49 verhindert werden, der die Speisespannung direkt mit der Chlorpumpenfassung verbindet, wobei der andere Pol dieses Schalters verwendet wird, um einem Anzeigelicht Spannung zuzuführen und auf diese Weise anzuzeigen, dass dieser Zustand besteht.

Die Speisespannung zum Regler gelangt über die 3 Ampere-Sicherung, den Reagenzleerschalter und die 1 Ampere-Sisherung zu einem Transformator Tl. Die Primärwicklung dieses Transformators ist für 115 und· 240 V Wechselstrom angezapft. Alle mit Wechselstrom betriebenen Einheiten der Vorrichtung (Zeitgebermotor, Solenoid, Luftpumpe, Neonlampen) sind dauernd mit der 240 V Anzapfung verbunden. Wenn der Umwandler mit einem 115 V Netz verwendet werden soll, wirkt die Primärwicklung als Autoumwandler und 240 V stehen bei der 240 V Anzapfung zur Verfügung, um diese Einheiten zu betreiben.

DTe Sekundärwicklung speist 30 V zur elektronischen Tafel und zwar bei den Klemmen 11A und 12B der Tafel und 15 V bei Klemmen 7B und 8B (vergl. Figuren 2 und 3).

Der Zeitgeberanhalteschalter 31, der die Speisespannung für den 15 min Zeitgeber unterbricht und eine Lampe in Betrieb setzt, ist zur Inbetriebnahme der Vorrichtung vorgesehen.

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Ein Ch lor stundenine s ser 53 ist direkt über die Pumpenspeisefassung verbunden und zeichnet die Gesamtzahl an Stunden.auf, die die Pumpe verwendet wird.

Der elektronische Ablauf wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben.

Die Funktionen des Netzteils sind folgende:

30 V Wechselstrom, der von dem Transformator zugeführt wird, wird mittels Doppelgleichrichter D1 gleichgerichtet und mittels elektrolytischem Komperator C1 330 ,u F geglättet. Diese Gleichstromspeisung wird dann geregelt und mittels der beiden 12 V Zener-Dioden Z1 und Z2 und dem 5 W, 250 Ohm Widerstand, der als Zener-Belastungswiderstand wirkt, zentral angezapft. Die erhaltene Gleichstromspeisung für die Tafel ist 12 V positiv, 0 V bei der Verbindung der beiden Zener-Dioden und 12 V negativ. Die Wirkung der Zener-Dioden besteht darin, die 12 V Speisungen unabhängig von Spannungsänderungen des Netzes und damit des Transformators aufrecht zu erhalten. Der zum Lampenschaltkreis zugeführte 15 V Wechselstrom wird mittels Dioden D2-5 doppelgleichgerichtet und mittels 1000 ,u F Elektrolytkondensator 02 geglättet." Die Gleichspannung wird durch die Zener-Diode Z3 bei 15 V stabilisiert, E2 und 220 0hm Widerstand wirkt als Zener-Belastungswiderstand. Diese Spannung wird mit der Basis von TR2 verbunden, die wiederum über deren Emitter mit der Basis von TR1, dem Leistungstransistor, der die Lampe speist, verbunden ist.

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Die Arbeitsweise der ,Torrichtung ist folgende:

Bei abgeschalteter Betrachtungslampe und nicht-erregter Pumpenrelaisspule ELA. wird über TE4- Transistor, ein PNP-Transistor, durch die über E24- mit der positiv 12 V Speisung positiv geladend!Basis im gesperrten Zustand gehalten. Das Tor des Feldeffekttransistors TR3 wird über. D6 und E23 von der 12V Negativschiene bei negativer Spannung gehalten, und dieser Feldeffekttransistor wird abgeschaltet.

TE5 und KPN Transistor, der die Pumpenrelaisspule RLA steuert, wird durch die an seine Basis über E 26 von der 12 "V Negativspeisung angelegte negative Spannung im gesperrten Zustand gehalten. Die ΊΑ

Zener-Diode verhindert, dass diese negative Spannung bei der Drainelektrode von TR 3 auftritt und die beiden Stufen wirksam isoliert.

Wenn die Betrachtungslampe über Nocke 3 in Betrieb gesetzt wird, wird „die Aussehaltspannung zwischen den beiden Eingängen zum Operationsverstärker C11 durch das Photoelement verändert, wobei eine Spannung erhalten wird, die proportional zu der darauf fallenden Lichtintensität ist. Diese Lichtintensität ändert sich entsprechend der Färbung der Flüssigkeit in der Betrachtungskammer, die sich zwischen Lichtquelle und Zelle befindet. VE1 und VE2 sind voreingestellte Widerstände, die verwendet werden, um bei dieser Stufe einen erforderlichen Bereich zu gewährleisten und Änderungen im Ausgangssignal der Zellen zu kompensieren.

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Das Ausgangssignal des integrierten Schaltkreises IG 1 ist mit einem Eingang von IC2 verbunden und wird weiter·verstärkt. Der Verstärkungsfaktor wird bei allen ICs niedrig gehalten, um die Stabilität zu verbessern.

Der Ausgang von IG2 wird' über R16 mit einem Eingang (Klemme 2) von IC3 verbunden. Der andere Eingang wird über R17 mit dem veränderlichen Widerstand VR4- verdrahtet. Dies regelt den Betrag an positiver Spannung, die diesem Eingang von IC 3 zugeführt wird· Durch Anlegung positiverer Spannung an IC3 über VR4· wird der Punkt, bei dem der IG ein Ausgangssignal gibt, erniedrigt und IGJ mit der Probe in der Betrachtungskammer in Bezug gesetzt. Es ist ersichtlich, dass wenn die Farbe der Probe dunkler wird (mehr Chlor) weniger Licht auf die Zelle fällt und eine geringere Spannung an Klemme 2 des IC3 vom Ausgang des IC2 angelegt wird. Wenn der Chlorwert dem erforderlichen entspricht, dann wird VR4 bewegt, um die Spannung an Klemme 3 des IC3 zu ändern, bis dort ein Ausgangssignal erreicht wird, das sicherstellt, dass dieser Wert aufrecht erhalten wird.

Zum Zeitpunkt der Probennahme und der Messung, dass Chlor erforderlich ist, bewirken Nocke/Schalter 4 des 1 min Zeitgebers, dass die Basis von TRM- negativ wird, wobei Verbindungen über Klemmen 1OA und 14-A auf der elektronischen Tafel hergestellt werden. Der Kollektor von TR4 wird über die E-B-C-Verbindungen positiv und blockiert die Diode D6 wirksam. Deshalb wird die negative Spannung an der Gateelektrode des Feldeffekt-

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transistors TRp, die diesen gesperrt hält, entfernt. Die positive Spannung von der Klemme 6 des IC 3 wird an die Gateelektrode über R20, R21 angelegt. Dies führt dazu, dass diese Spannung auch an der Sourceelektrode von TR 3 anliegt, um über die Sperrschicht zur Drainelektrode von TR 3 zu gelangen. Diese Spannung ist höher als die umgekehrte Zener-Durchbruchspannung von TA- und deshalb erscheint diese positive Spannung an der Basis von TR4-, der leitet und die Spule von RIA wird erregt. Ein Paar Kontakte RLA1 dieses Relais werden verwendet, um das Relais über Nocke/ Schalter B des 15 min Zeitgebers 4-2 im "an"-Zustand zu halten. Nocke/Schalter 4 des 1 min Zeitgebers öffnet und und TR3, 4-, 5 kehren zum "aus"-Zustand zurück, wie dies vorstehend erläutert wurde.

RIA (Relais 4-7) bleibt erregt, bis Nooke/Schalter B dieses entsperrt. Dies ist nun die Haltezeit bis zur nächsten Probe. Wenn kein Ausgangssignal aus IC3 erfolgt (kein Chlor erforderlich), wird TR3 nicht eingeschaltet und folglich auch nicht TR5· Das Relais wird daher nicht erregt.

Ein Ausgangs signal kann von Klemme 6 von IC3 zu -Klemme 9B des Verbinderblocks nach Verbindung der Klemmen 1B und 2B zum Zwecke einer schriftlichen Aufzeichnung abgenommen werden. Der Spannungsbereich ist etwa 1 V (klares Wasser) bis zu 10 V. Während der Zeit, bei der keine Proben entommen werden, steigt diese Spannung bis etwa 11 V. Bei empfindlicheren Aufzeichnungsgeräten können Klemmen 1B und 2B verbunden werden und die Spannung erscheint nun an Klemme 9A über R12 und VR3.

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Die Zeitgeber/Probennahmefolge wiederholt sich automatisch, bis der Reagenzspiegel auf einen zu niedrigen Wert fällt und der Schwimmer 23 den Mikroschalter 24- betätigt.

Wie vorstehend erwähnt, kann die gezeigte Vorrichtung verdoppelt werden, um z.B. sowohl die Chlorkonzentration wie den pH-Wert zu analysieren und zu regeln. Eine solche Einheit könnte zwei Betrachtungskammern und zwei Reagenzbehälter umfassen, eine Verdoppelung der meisten anderen Teile der Vorrichtung kann jedoch durch eine geeignete Schaltung vermieden werden.

Bei einer Modifikation kann eine zweite 15 ^min Hauptzeitgebereinheit zusätzlich verwendet werden, damit die Einheit in der Lage ist, kontinuierlich zu analysieren. Die beschriebene Vorrichtung dosiert dann maximal 14- min und die restliche Minute wird zur Probennahme benötigt. Wenn zwei Zeitgeber verwendet werden, die im Abstand von 7 1/2 min eingestellt sind, kann eine kontinuierliche Dosierung stattfinden, was vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung bei Anwendungen verwendet wird, bei denen kein"Kreislaufsystem", z.B. Schwimmbäder und Absetzbehälter, vorgesehen ist.

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Claims (1)

1. - 21 Patentansprüche

   1.) Vorrichtung zur Regelung der Konzentration von ^-^^ chemischen Substanzen in einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Probenkammer mit transparenten Wänden, Einrichtungen zur Einführung einer Probe der Flüssigkeit in der Kammer, Einrichtungen zum Konstanthalten der Menge der Flüssigkeit in der Kammer, Einrichtungen zum periodischen Einführen einer Menge an Indikatorlösung in die Kammer und zum Mischen derselben mit der zu untersuchenden Flüssigkeit in der Kammer, eine stabilisierte Lichtquelle an einer Seite der Kammer, einen photoelektrischen Detektor an der gegenüberliegenden Seite der Kammer, Vergleichseinrichtungen zum Vergleich eines Wertes, der dem mit dem Detektor angezeigten Licht entspricht, mit einem voreingestellten Wert, und Betätigungseinrichtungen, die mit dem Ausgang des Vergleichers verbunden sind, umfasst.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer ein Gefäss mit Glaswänden ist, das einen Einlass für die Flüssigkeit und einen Überlauf für die Flüssigkeit, eine Einlassöffnung für Luft, die unterhalb des Überlaufs angeordnet ist, und eine Einlassöffnung für die Indikatorlösung oberhalb des Überlaufs aufweist.

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   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung eine Quelle für komprimierte Luft, die mit der Lufteinlassöffnung des Gefässes mit Glaswänden verbunden ist, umfasst.

   4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass sie Schalteinrichtungen umfasst, die so ausgebildet sind, dass in vorgegebenen Intervallen Indikatorlösung in die Kammer eingeführt wird, diese gemischt wird, diese mit einer Lichtquelle beleuchtet wird, die Vergleichseinrichtung betätigt wird und in Abhängigkeit von dem Aus. gangssignal der Vergleichseinrichtung die Betätigungseinrichtungen in Betrieb gesetzt werden.

   Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung mehrere nockenbetriebene Schalter, die auf einer rotierbaren Welle befestigt sind, umfasst und wobei das Ende der Welle eine Walze trägt, die mit einem peristaltischen Pumprohr für die Indikatorflüssigkeit in Verbindung steht.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennz e ichne t, dass die Lichtquelle eine Glühfadenlampe und einen damit verbundenen spannungsstabilisierten Speisestromkreis, der wenigstens eine Spannung von 10% unterhalb der normalen

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   - 23 Arbeitsspaimung der Lampe liefert, umfasst.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert, der dem durch den Detektor angezeigten Licht entspricht, aus dem Unterschied der Werte abgeleitet wird, wenn das Licht die Kammer passiert, wobei nur Flüssigkeit zugegen ist, und zum anderen die Kammer passiert, wobei Flüssigkeit und Indikatorlösung zugegen sind.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennz eichnet, dass der photoelektrische Detektor ein Photoelement ist.

   9- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Photoelement und der Kammer entsprechend der Farbe der untersuchten Mischung aus Flüssigkeit und Indikatorlösung ein oder mehrere Filter angeordnet sind.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter für die Indikatorlösung und Vorrichtungen zum Anzeigen, dass der Spiegel der Lösung in dem Behälter unter einen vorgegebenen Wert gefallen ist, und Vorrichtungen, um dies sichtbar anzuzeigen, vorgesehen sind.

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