DE2444199A1 - Vorrichtung zur regelung der konzentration von chemischen substanzen in einer fluessigkeit - Google Patents
Vorrichtung zur regelung der konzentration von chemischen substanzen in einer fluessigkeitInfo
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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 "anM-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)
- - 21 Patentansprüche1.) 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.509812/08563. 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 normalen509812/0856- 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.509812/0856
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (6)
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DE3916910A1 (de) * | 1989-05-24 | 1990-11-29 | Henkel Kgaa | Einrichtung zum dosieren von desinfektionsmitteln |
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-
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- 1974-09-17 IT IT6981074A patent/IT1030057B/it active
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- 1974-09-18 JP JP10683774A patent/JPS5081962A/ja active Pending
- 1974-09-18 FR FR7431483A patent/FR2243729A1/fr active Granted
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