WO2009092570A1 - Titration device for continuous measuring of water hardness - Google Patents

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WO2009092570A1
WO2009092570A1 PCT/EP2009/000352 EP2009000352W WO2009092570A1 WO 2009092570 A1 WO2009092570 A1 WO 2009092570A1 EP 2009000352 W EP2009000352 W EP 2009000352W WO 2009092570 A1 WO2009092570 A1 WO 2009092570A1
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WO
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indicator
sample
line
sample water
outlet
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/000352
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg ZIMMERMANN
Rüdiger Neddermeier
Original Assignee
Gebrüder Heyl Analysentechnik GmbH & Co. KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Gebrüder Heyl Analysentechnik GmbH & Co. KG filed Critical Gebrüder Heyl Analysentechnik GmbH & Co. KG
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • G01N33/1853Water hardness of water
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/16Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using titration
    • G01N31/166Continuous titration of flowing liquids

Definitions

  • water treatment plants are used to produce a water that meets the requirements.
  • These water treatment plants usually include ion exchangers to lower the water hardness. Since the ion exchangers have a limited capacity, they must be regenerated in the event of exhaustion of this capacity.
  • the temporal regeneration intervals are irregular and depend inter alia on the amount of treated water and the hardness of the water supplied by the water supply.
  • the treated water is regularly examined for its properties, in particular water hardness.
  • One aspect of the invention relates to a device for continuous, in particular unpressurised or overpressure, titration, in particular for determining the water hardness, a sample water, comprising: a sample receptacle for receiving the sample water, comprising a sample water outlet, an indicator container for receiving a liquid indicator, comprising a Indicator outlet, a mixer and a measuring cell.
  • the mixer comprises a sample water inlet connected by a sample water line to the sample water outlet of the sample receiver, an indicator inlet passing through an indicator line to the indicator outlet of the sample receiver
  • Indicator tank is connected and a Probegemischauslledge, wherein the Sample water inlet, the indicator inlet and the sample mixture outlet are hydraulically connected to each other, ie that a fluid, in particular water, can flow between them.
  • the measuring cell comprises a sample mixing inlet which is connected by a sample mixing line to the sample mixture outlet of the mixer, an outflow, a light source, a photocell and a measuring chamber, further comprising an inlet region and an outlet region, wherein the inlet and outlet regions are arranged in the measuring chamber in that the photometric measuring range between the light source and the photocell is bubble-free.
  • the perpendicular direction Z is perpendicular to a geoid, i. perpendicular to a parallel to the normal zero equipotential surface of the Earth's gravity field, and antiparallel to the gravitational acceleration, i. pointing away from the center of the earth. Furthermore, the perpendicular position definitions "above” or “above” and “below” or “below” are defined by the perpendicular direction Z, such that a position B which is in the perpendicular direction when viewed from a position A is above the position A or is above. In the reverse position is the position A below the position B or below. Thus, the subsequent use of these terms in the context of the application is defined.
  • a light source is understood to be a source of electromagnetic radiation which does not necessarily have to be in the range of visible light.
  • the light source can emit infrared or ultraviolet radiation.
  • a photocell is understood to mean a cell which is sensitive at least in a region of the electromagnetic radiation which is emitted by the light source in such a way that it measurably changes its electrical properties.
  • the sample receptacle is for continuous non-pressure absorption of Sample water designed from a tap.
  • An optionally present at the tap overpressure of the sample water against the hydrostatic pressure is relaxed or not present in the sample receptacle.
  • the sample receptacle has an overflow over which excess sample water from the sample receptacle flows into a drain. This ensures that advantageously only the corresponding due to gravity hydrostatic pressure prevails.
  • the hydrostatic pressure depends not only on the construction of the titration but not on the pressure conditions in the water-supplying line.
  • the sample water contained in the titration device is therefore pressureless or overpressure.
  • the material of the titration device can be designed to be weaker in accordance with the hydrostatic pressure conditions than in titration devices whose sample water is under overpressure during normal use.
  • the sample water outlet comprises a filter, for example a sieve, which filters solid particles from the sample water in order to prevent clogging of the downstream components or lines.
  • the mixing ratios between sample water and indicator obtained in the mixer result solely from the radii of the supply lines and their lengths and the height difference to be overcome, ie the hydrostatic pressure applied in the respective line. Assuming a laminar flow of the liquids involved, the corresponding calculations can be made by means of the law of Hagen-Poiseuille.
  • the mixing ratio is determined by the construction of the titration device, so that no moving parts, in particular no pumps, valves or other control devices, are necessary.
  • the titration device is free of pumps and / or valves that are designed to sample water and / or indicator promote or influence the mixing ratio between sample water and indicator.
  • the term "continuous titration" means in particular that the transport of the sample water or of the indicator takes place exclusively on account of the hydrostatic pressure or the gravitation, ie that a titration takes place as long as there is sufficient hydrostatic pressure in the titration device Therefore, the titration device is particularly wear-free, reliable and requires little maintenance, so that possible incorrect settings by the user are also advantageously excluded.
  • the measuring cell in particular the measuring chamber in the measuring cell, is designed and arranged such that the gases outgassing from the sample water, first disturb the measurement in the measuring chamber not by scattering on the gas bubble surface and secondly the flow through the titration by not one Hinder accumulation of gas bubbles.
  • the photometric measuring range comprises the volume of the measuring chamber whose optical properties have an influence on the measurement carried out by means of the photocell. That the photometric measuring range comprises the volume of the measuring chamber, which is penetrated by the light rays which subsequently strike the photocell.
  • the light source and the photocell may have flat circular or rectangular outlets or inlet openings, so that the photometric measuring area can be embodied correspondingly in the shape of a truncated cone or a truncated pyramid.
  • the titration device comprises an evaluation, which can be advantageously carried out very easily. Since, for the reasons described above, the titration device advantageously has no moving parts, in particular no controllable or controllable parts, the functionality of the evaluation electronics can depend on the supply of the light source Limit evaluation of the voltage or the voltage drop across the photocell or the current generated by the photocell and in particular to the control of a signaling device.
  • the measuring chamber extends within the measuring cell substantially along a direction Mp 1 wherein the direction Mp and the direction of solder Z include an angle ß greater than 0 degrees or 0 and less than 90 degrees or ⁇ / 2.
  • the term "essentially” with reference to directions here and in the following description should be understood to mean that the indicated degrees can differ in particular by less than ⁇ 15 degrees from the indicated value, preferably by less than ⁇ 10 degrees, less than ⁇ 5 degrees, and more preferably less than ⁇ 1 degree.
  • the angle ⁇ is in a range of about 10 ° to 80 °, more preferably in a range of about 30 ° to 60 ° or about 40 ° to 50 ° and in particular ⁇ is about 45 ° or ⁇ / 4.
  • the term "about” here and in the following description is to be understood as meaning that the dimensions and values given may in particular deviate from the stated value by less than ⁇ 50%, preferably by less than ⁇ 30%, less than ⁇ 20%. , less than ⁇ 10%, less than ⁇ 5%, and in particular less than ⁇ 1%
  • resulting gas bubbles collect by their buoyancy at the upper limit of the
  • Measuring chamber and are due to the special arrangement, i. the corresponding choice of the angle ß, along the upper boundary of the
  • the sample mixture line is at least partially formed as a reaction coil, ie, helical.
  • the reaction coil may preferably be formed as a flexible tube or rigid tube.
  • the tube or the tube of the reaction coil made of sufficiently chemically resistant and fluid-tight plastics, such as rubber, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride or polycarbonate exist.
  • the reaction coil may be formed as a tube made of glass or stainless steel.
  • a reaction coil designed as a tube, in particular as a stainless steel tube has an increased mechanical stability.
  • the measuring chamber is cylindrical, so that the cylinder axis defines the direction Mp.
  • This shape of the measuring chamber is advantageously particularly easy to manufacture and a cylindrical light source and / or photocell is particularly easy to mount and center on or in the measuring chamber in this case.
  • the measuring chamber is cuboid, so that the longitudinal axis of the cuboid determines the direction Mp.
  • the outflow of the measuring chamber is preferably arranged above the sample mixture inlet of the measuring chamber.
  • the rectilinear connection of the light source with the photocell coincides substantially with the direction Mp.
  • the distance of the light through the sample mixture located in the measuring chamber is maximum.
  • the extinction effect of the sample mixture is maximum and the other edge effects are minimal.
  • the light source preferably radiates a colored light, ie a light whose amplitude spectrum or power density spectrum is not constant in the wavelength or frequency range.
  • this is the amplitude spectrum or the color of the light which is transmitted through the measuring chamber and registered by the photocell in the wavelength or frequency range in particular one or two sides limited, ie in particular the power density spectrum for wavelengths is smaller than a lower limit wavelength ⁇ min and / or greater than an upper cut-off wavelength ⁇ ma ⁇ attenuated by more than 20 dB, preferably more than 40 dB from the maximum of the power density spectrum.
  • the photocell registered accordingly a more or less large incident light intensity, whereby the measurable between two contacts of the photocell voltage or the current generated by the photocell is correspondingly larger or smaller.
  • the color of the light source or that of the color filter substantially corresponds to the color of the liquid indicator.
  • the color of the light source or the color filter preferably corresponds substantially to the complementary color of the liquid indicator.
  • the voltage difference measurable at the photocell becomes maximum when the light source emits a colored light which substantially corresponds to the color or the complementary color of the liquid indicator.
  • the color change of the indicator takes place between two mutually complementary colors.
  • a light guide is arranged in the beam path between the light source and the photocell, which protrudes into the measuring chamber.
  • the light guide is made of glass.
  • the light guide cylindrical or frustoconical can be fastened directly or indirectly to an end face of the measuring chamber, in particular by means of an adhesive.
  • One end of the light guide protrudes into the measuring chamber, while at the opposite end of the light guide, the light source is arranged.
  • the light emitted by the light source is radiated through the light guide into the measuring chamber.
  • the glass rod is chemically inert and resistant to staining and discoloration. Further advantageously, it is prevented by the intrusion of the light guide that gas bubbles, which accumulate on the front side of the measuring chamber, influence the light beam.
  • the light source is a light emitting diode. This advantageously results in a lower design effort, a lower energy consumption and an increased life of the light source. This results in increased reliability and simpler design of the entire titration device.
  • the radius of the indicator line is less than the radius of the sample water line so that the ratio of indicator flow rate in the indicator line to sample water flow rate in the sample water line is less than 1:10.
  • the sample water inlet and the sample mixture outlet of the mixer are connected to each other substantially rectilinearly along a direction M w through a mixer conduit.
  • the rectilinear mixer line can be formed through a pipe or through a hole in a block of material.
  • the mixer conduit has an inlet, the inlet and the indicator inlet being connected substantially rectilinearly along a direction Mj by an admixing conduit.
  • the rectilinear admixing line can be formed through a pipe or through a hole in a block of material.
  • the direction M w and the direction Mj include an angle ⁇ greater than 0 degrees and 0 and less than 90 degrees and ⁇ / 2, respectively.
  • is in one
  • is about 45 ° or ⁇ / 4.
  • Pressure of the sample water in the mixer line is conditional.
  • the angle ⁇ is selected such that at the inlet of the mixer line, a negative pressure in the indicator line is formed, so that the indicator can be safely supplied.
  • the sum of the line lengths of the admixing line and the indicator line is smaller than the capillary rise in these lines.
  • the sample receptacle or the sample water line has a sample water shortage detection device.
  • the sample water lack detection device may comprise two electrodes which are electrically connected to each other via the sample water.
  • the sample water deficiency detection device may be implemented as a light barrier. In the case of an interrupted sample water supply, the electrical contact may be interrupted or the beam of the light barrier may be deflected. Advantageously, thereby the supply interruption is detected and signaled.
  • the indicator container or the indicator line preferably has an indicator lack recognition device.
  • the indicator deficiency recognition device can be designed, in particular, analogously to the sample water defect detection device.
  • both of the detection devices described above trigger a signal to alert the user to the respective one of the two Malfunction, ie a sample water or indicator shortage, to indicate. This may include an optical, an acoustic or an electronic signal.
  • the indicator container has a Indikatorauslrawvorraum to keep the applied pressure at the Indikatorausltru constant regardless of the level of the indicator.
  • the mixer is monolithic. This advantageously leads to increased stability and reliability as well as to a simple interchangeability of this component of the titration device.
  • the sample receptacle, the sample water line and the mixer are monolithic.
  • this reduces the number of items to be assembled.
  • the length and diameter of the sample water line are well defined by a monolithic design of these components.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a titration device.
  • FIG. 2 shows in a detail view a mixer 30 of the preferred embodiment
  • Embodiment of the titration device Embodiment of the titration device.
  • FIG. 3 shows in a detail view a measuring cell 40 of the preferred embodiment of the titration device.
  • FIG. 4 shows in a detail view a measuring cell 40 in a further preferred embodiment
  • FIG. 5 shows in a detailed view a preferred embodiment of a
  • Light source receptacle 47a Light source receptacle 47a.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a titration device 1 for continuous determination of water hardness by complex-method titration.
  • the titration device 1 comprises a sample receptacle 10 for continuously receiving sample water 2 from a tapping point 12.
  • the sample receptacle 10 has a sample water outlet 14 and an overflow 16 located above the sample water outlet 14. Through the overflow 16 excess sample water 2 flows from the sample receptacle 10 in a sequence 60.
  • the height difference .DELTA.h a between the sample water outlet 14 and the overflow 16 determines the maximum water pressure p a , which occurs at the sample water outlet 14.
  • the minimum water pressure p a is zero in the event that the sample receptacle 10 is empty.
  • the inflow rate from the tap 12 may be selected to be greater than the effluent rate from the sample water outlet 14 so that always a portion of the inflow flows into the drain 60 via the overflow.
  • the height difference ⁇ h a and thus the water pressure p a at the sample water outlet 14 is constant.
  • [in s] and the sample water flow rate v dV / dt [in cm ⁇ / s] can be calculated by the formula V a ⁇ v ⁇ t.
  • the interior of the sample receiving container 10 is preferably tapered towards the bottom or to the sample water outlet 14 or funnel-shaped.
  • a filter is disposed on the sample water outlet 14, the solid particles filtered from the sample water to prevent clogging of the downstream components or lines.
  • a sample water line 18 is arranged, which connects the sample receiving container 10 with a mixer 30.
  • the sample water line 18 is preferably a hose line, which may be made in particular of Teflon (PTFE).
  • PTFE Teflon
  • a sample water shortage recognition device 19 can be arranged in or on the sample receptacle 10.
  • the sample water deficiency detection device may include two electrodes that are electrically connected to each other via the sample water 2 when the sample receptacle 10 is sufficiently filled.
  • the sample water deficiency detection device 19 may be disposed on the sample water line 18.
  • the two electrodes could be arranged opposite one another, which are electrically connected to one another via the sample water 2 when the sample water line 18 is filled.
  • the sample water deficiency recognition device 19 could, however, also be designed as a light barrier with sample water line 18 arranged therebetween, wherein the light barrier registers the presence or absence of the sample water 2 in the sample water line 18.
  • the embodiment shown in Fig. 1 further comprises an indicator tank 20 for a liquid indicator 3.
  • the indicator tank 20 comprises an indicator outlet 22 with an indicator outlet 24.
  • the indicator outlet 22 ensures by its construction that the pressure of the indicator at the indicator outlet 24 is constant. This can be achieved, for example, in that the indicator container 20 has only an opening with an upstream storage area to the outlet of the liquid indicator 3 and at the same time to the inlet of air at the bottom of which the indicator 3 is present and thus an ingress of air in the rule prevented. If the filling level of the liquid indicator 3 in the storage area drops below a certain level, a certain volume of air can penetrate into the indicator container 20 and an equal volume indicator 3 exits into the storage area until the opening is closed again by indicator 3.
  • This exemplary embodiment of the indicator outlet 22 is well known as a birdbath. Different filling levels of the indicator 3 in the indicator container 20 are thereby compensated.
  • an indicator line 28 is arranged, which connects the indicator container 20 with the mixer 30.
  • the indicator line 28 is preferably a hose line, which may be made in particular of Teflon (PTFE).
  • an indicator mangle detection device 26 may be disposed in or on the indicator outlet 22 for detecting an indicator shortage.
  • the indicator deficiency recognition device 26 may for example comprise two electrodes, which are electrically connected to each other via the indicator 3 when the indicator container 20 is sufficiently filled.
  • the indicator lack recognition device 26 may be disposed on the indicator line 28.
  • the two electrodes could be arranged opposite each other, which are electrically connected to one another via the indicator 3 when the indicator line 28 is filled.
  • the indicator lack recognition device 26 could, however, also be designed as a light barrier with an indicator line 28 arranged therebetween, the light barrier registering the presence or absence of the indicator 3 in the indicator line 28.
  • the mixer 30 has a sample water inlet 31 connected to the sample water line 18, and one connected to the indicator line 28
  • the sample water inlet 31 and the sample mixture outlet 34 are connected in a straight line to each other by a mixer pipe 33 which extends substantially along a direction M w .
  • the mixer line 33 has an inlet 35, wherein the inlet 35th with the indicator inlet 32, in particular in a straight line, is connected by a Zumisch effet 36.
  • the admixing line 36 extends, in particular in the area contacting the inlet 35, essentially along one direction Mj.
  • the mixer 30 may be formed as a T-piece.
  • the directions M w and Mj include an angle ⁇ different from 90 ° or ⁇ / 2, respectively.
  • is in a range of about 10 ° to 80 °, more preferably in a range of about 30 ° to 60 °, or about 40 ° to 50 °, and more preferably ⁇ is about 45 ° or ⁇ / 4.
  • p is the density and ⁇ the viscosity of the liquid (in the specific case of the sample water 2 or the indicator 3), R the radius, I the length and ⁇ h the height difference of the line (in the specific case of the sample water line 18 or the indicator line 28) and dV / dt is the flow rate occurring in the line.
  • Table 1 Exemplary calculations to estimate the flow rates occurring in different non-pressurized lines for different liquids.
  • the consumption of indicator solution should be kept as low as possible in order to maximize the refill intervals for the indicator 3 and thus the maintenance-free operating time of the titration device 1. Therefore, the ratio of indicator flow rate in the indicator line 28 and sample water flow rate in the sample water line 18 is preferably less than 1:10, more preferably 1:50, 1: 100 or 1: 500. Most preferably, the ratio is less than 1: 1000.
  • the radius of the sample water conduit 18 is preferably about 0.25 mm to about 1 mm, more preferably 0.5 mm or 0.75 mm, and the radius of the indicator conduit 28 at least in regions preferably about 0.1 mm to about 0, 5 mm, more preferably 0.25 mm.
  • a region of the indicator line 28 arranged close to the indicator container 20 has a larger radius of preferably 0.75 mm. Both line areas are preferably connected to each other by an adapter piece 29.
  • the indicator 3 preferably has a viscosity increased by about a factor of 10 relative to the sample water 2. This results in particular in a mixing ratio of about 1 part indicator to 1000 parts of sample water.
  • Rpg calculates.
  • p is the density and ⁇ the specific surface tension of the liquid (in the specific case of the sample water 2 or the indicator 3), R the Radius of the line (in the specific case of the sample water line 18 or the indicator line 28), g the acceleration due to gravity (9.81 kg m / s2) and ⁇ k is the capillary rise occurring in the line.
  • p is the density and ⁇ the specific surface tension of the liquid (in the specific case of the sample water 2 or the indicator 3)
  • R the Radius of the line (in the specific case of the sample water line 18 or the indicator line 28)
  • g the acceleration due to gravity (9.81 kg m / s2)
  • ⁇ k is the capillary rise occurring in the line.
  • Table 2 Exemplary calculations to estimate the occurring capillary rises in lines with different radii.
  • the length of indicator line 28 is preferably less than 60 mm. Since the radius of the indicator line 28 is particularly preferably 0.25 mm, in particular, a capillary rise of about 60 mm results. Should the mixer 30 fall dry due to an interruption of the sample water supply and be filled with air, advantageously no further indicator 3 would flow into the mixer 30 due to the capillary rise.
  • a reaction coil 38 is connected to the sample mixture outlet 34 via a sample mixing line 37.
  • the reaction coil 38 is a spiral wound line.
  • the sample mixture line 37 and the reaction coil 38 are integrally formed in the form of a tube having an inner diameter of preferably about 0.25 mm to about 1, 5 mm, more preferably about 0.75 mm and in particular about 1 mm.
  • the reaction coil 38 is thereby formed by a preferably about 0.2 m to about 1 m, particularly preferably about 0.3 m to about 0.8 m and in particular an approximately 0.5 m long region of the tube or tube, the to a cylindrical core of preferably about 5 mm to about 100 mm, especially preferably about 5 mm to 50 mm, and in particular about 12 mm or about 20 mm in diameter is wound, so that preferably 3 to 30, particularly preferably 5 to 15, and in particular about 7 turns are formed.
  • the tube or tube of the reaction coil 38 may consist of sufficiently chemically resistant and fluid-tight plastics, such as rubber, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride or polycarbonate.
  • the reaction coil 38 may be formed of a glass or stainless steel tube.
  • This embodiment further comprises a measuring cell 40, which has a sample mixing inlet 41, a measuring chamber 42 and an outflow 43.
  • the sample mixture inlet 41 is connected to the sample mixture line 37.
  • the preferred construction of the measuring cell 40 is shown in FIG.
  • a light source 47 and a photocell 48 are arranged so that the light of the light source irradiates the measuring chamber 42 with the sample mixture 4 therein and then strikes the photocell 48.
  • the light beams emitted by the light source 47 preferably propagate through the measuring chamber 42 along the direction Mp.
  • a more or less large light intensity impinges on the photocell 48, whereby its electrical properties are changed. This change in electrical properties is detected by the transmitter 50 and evaluated accordingly.
  • the effluent 43 is finally connected to a drain 60. Between the outflow 43 and the outlet 60 or parallel thereto, a suction device 62 can be connected, which serves for the initial venting of the titration device 1.
  • FIG. 2 shows in a detail view a preferred embodiment of the mixer 30.
  • the mixer 30 has a test water inlet 31 connectable to the sample water line 18, an indicator inlet 32 connectable to the indicator line 28, and a sample mixture outlet 34.
  • the sample water inlet 31 and the sample mixture outlet 34 are rectilinearly connected to each other by a mixer pipe 33 extending along the direction M w .
  • the inlet 35 of the mixer line 33 is connected to the indicator inlet 32 in a straight line along the direction Mj through the admixing line 36.
  • the directions M w and Mj include an angle ⁇ of about 45 ° and ⁇ / 4, respectively.
  • both the conduits 33 and 36 and the sample water inlet 31, the indicator inlet 32 and the sample mixture outlet 34 are monolithically made of a block of material.
  • the block of material in this embodiment is made of a polymer and is therefore advantageously easy to work, light and corrosion resistant.
  • the mixer 30 has a diameter or an edge length D
  • the mixer line 33 is designed as a bore with a diameter of about 1, 0mm and the admixing line 36 is formed as a bore with a diameter of about 0.5 mm.
  • the sample water inlet 31, the indicator inlet 32 and the sample mixture outlet 34 are each formed as 1/4 "threads UNF G28 or as threads 10-32 UNF Alternatively, the inlets and outlets can also be designed as nozzles, clamping or screw connections.
  • FIG. 3 shows in a detail view a preferred embodiment of the measuring cell
  • the measuring chamber 40 which has a sample mixing inlet 41, a measuring chamber 42 and an outflow 43.
  • An inlet region 44a of the measuring chamber 42 is hydraulically connected via a line 44 to the sample mixture inlet 41.
  • An outlet portion 45a of Measuring chamber 42 is hydraulically connected via a line 45 to the outlet 43.
  • the measuring chamber extends substantially linearly between the inlet portion 44a and outlet portion 45a along a direction M p.
  • the direction M p with the perpendicular direction Z includes an angle ⁇ which is different from 90 ° or ⁇ / 2.
  • is in a range of about 10 ° to about 80 °, more preferably in a range of about 30 ° to about 60 °, or about 40 ° to about 50 °, and more preferably ⁇ is about 45 ° or ⁇ / 4.
  • a photocell 48 is arranged in the region of the front side 45b of the measuring chamber 42 in the region of the front side 45b of the measuring chamber 42 in the region of the end face 44b of the measuring chamber 42.
  • the light of the light source 47 radiates through the measuring chamber 42 and falls through a
  • Tubus 49 on the photocell 48 By using the tube 49, the incident on the photocell 48 scattering and ambient light is minimized.
  • the tube 49 has a diameter of about 2.5 mm and a length of about 5 mm.
  • the positions of light source 47 and photocell 48 with tube 49 can also be reversed.
  • the light source 47 and the photocell 48 are arranged such that they are preferably connectable to each other substantially along the direction Mp straight. This means that the light rays, which in the following meet the photocell 48, propagate through the measuring chamber 42 substantially along the direction Mp.
  • the direction Mp corresponds in particular to the longitudinal extent of the measuring chamber 42.
  • the measuring chamber 42 is cylindrical and has a diameter D ⁇ of about 7.5 mm to about 12 mm and a longitudinal extent H ⁇ along a direction Mp between the inlet portion 44a and the outlet portion 45a of about 35 mm.
  • the measuring chamber 42, and the lines 44 and 45 are made by drilling monolithically from a transparent cylindrical polymer block having a diameter D z of about 40 mm and a length H z of about 50 mm to about 55 mm.
  • the sample mixture inlet 41 are formed as a 1/4 ZoII thread UNF G28 or thread 10-32 UNF and the outflow 43 as a 3/8 ZoII thread monolithic in the measuring cell 40.
  • the measuring chamber 42 may alternatively be formed in a cuboid in the measuring cell 40 and an edge length D ⁇ of about 7.5 mm to about 12 mm and a longitudinal extent H ⁇ along a direction Mp between the inlet portion 44a and the outlet portion 45a of about 35 mm.
  • the measuring chamber 42, and the lines 44 and 45 are made by eroding or machining monolithic from a transparent block-shaped polymer block with a short edge length H 2 of about 30 mm to about 35 mm and a length of about 50 mm.
  • the measuring cell 40 includes a port for the suction device 62 (not shown in Fig. 4) to vent the measuring chamber 42 for starting up the titration device 1 by means of the suction device.
  • the sample mixture inlet 41 is formed as a 1/4 ZoII thread UNF G28 or thread 10-32 UNF and the outflow 43 and the terminal 43b for the suction device 62 are formed as a 3/8 ZoII threaded monolithic in the measuring cell 40.
  • the light source 47 can be arranged or secured in various ways in the region of the end face 45b of the measuring chamber 42. As shown in FIG. 4, the light source 47 can be accommodated in a recess or continuous opening or bore in the area of the end face 45b. In the event that the recess is not continuous, that radiates from the light source 47th If the light source 47 is arranged in a continuous opening of the end face 45b, the light source 47 can at least partially protrude into the measuring chamber 42 and come into contact with the sample water.
  • the light source 47 may be arranged in a light source receptacle 47a.
  • the light source receptacle 47a is preferably provided in the embodiment shown with a 1/2-ZoII thread, so that the light source receptacle 47a can be screwed into the end face 45b.
  • the light source 47 is easily interchangeable in this embodiment.
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of the light source receptacle 47a.
  • the light source receptacle 47a in this embodiment includes a light guide 47b. which preferably consists of glass.
  • the light guide is preferably cylindrical or frusto-conical.
  • a cylindrical glass rod 47b is attached as a preferred light guide 47b having a diameter of about 5 mm and a length of about 23 mm in a continuous opening of the light source receptacle 47a, in particular by gluing.
  • One end of the glass rod 47b protrudes into the measuring chamber 42 by about 3 mm.
  • the light source 47 is attached to the opposite end of the glass rod 47b.
  • the attachment can preferably be done by means of a piece of tubing or shrink tubing.
  • the light source 47 may be glued to the glass rod 47b.
  • the light emitted from the light source 47 is irradiated by the glass rod 47b into the measuring chamber.
  • the glass rod is particularly chemically inert and resistant to staining and discoloration. Further advantageously, the penetration of the light guide 47b prevents gas bubbles which accumulate on the end face 45b from influencing the light beam.
  • a light guide also in one embodiment of the 4 can be arranged or attached directly to the end face 45b of the measuring chamber 42, so that the features and advantages described above also apply to this embodiment.
  • the function of the titration device 1 is shown, namely on the basis of the determination of the water hardness of the sample water 2 to a pre-definable or predetermined limit.
  • the water to be examined is fed continuously and without pressure from the tapping point 12 of a pipeline to the sample receptacle 10.
  • the excess sample water 2 flows through the overflow 16 in the sequence 60.
  • Due to gravity sample water 2 flows through the sample water outlet 14 from the sample receiving container 10 and further in the sample water pipe 18 down into the mixer 30. Die Flow rate and thus the Probewasserflußrate dV / dt are predetermined by the choice of the sample water pipe inner diameter.
  • the indicator container 20 contains the liquid indicator 3, which has a green color in the usable state.
  • the indicator 3 turns red.
  • the suitable composition of the indicator solution or a suitable mixing ratio of sample water to indicator solution the water hardness can be predefined or predetermined in particular in a range of 0.1 ° to 20 ° dH (German hardness) at which discoloration of the indicator 3 takes place, ie where the transfer point lies.
  • the indicator 3 flows by gravity from the indicator outlet 24 of the Indikatorauslistervoriques 22 and from there through the indicator line 28 down into the mixer 30.
  • the flow rate and thus the Indikatorflußrate dV / dt are predetermined by the choice of the indicator line internal diameter.
  • the sample water 2 and the indicator 3 are mixed in a predetermined by the choice of the appropriate line diameter or predetermined ratio.
  • the mixing ratio is 1 part indicator 3 to 500 parts of sample water 2.
  • the preferred embodiment shown in FIG. 2 prevents the indicator 3 from being pressed back against the indicator line 28 against gravity.
  • a sample mixture 4 consisting of sample water 2 and indicator 3, passes through the test mixture outlet 34 in a trained as a reaction coil 38 sample mixing line 37.
  • reaction coil 38 sample mixing line 37.
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • the sample mixture 4 flows through the sample mixture inlet 41 into the measuring chamber 42 of the measuring cell 40.
  • the sample mixture 4 flows along the direction Mp from bottom to top along the longitudinal extent of the measuring chamber 42 through the latter to the outflow 43 and then into the outlet 60 both the flow direction of the sample mixture 4 and the longitudinal extent of the measuring chamber 42 along the direction Mp and Mp forms an angle of about 45 ° with the perpendicular Z, any gas bubbles occurring, for example, due to the heating and outgassing of the sample mixture, collected at the top of the measuring chamber 42, from where they rise in the direction of the outlet 43.
  • a far-reaching Ensures freedom from bubbles in the measuring chamber 42.
  • a light source 47 which provides a red light.
  • This is suitably a red light emitting diode (LED). Since the indicator has a color change from green to red, it is also preferable to use a light source emitting green light.
  • a photocell 48 On the opposite end face of the measuring chamber 42 is a photocell 48, which registers the light emitted by the red light source 47 and transmitted through the measuring chamber 42. Depending on the color of the sample mixture 4, red or green, there is a more or less strong extinction of the red light of the light source 47.
  • the photocell 48 registered accordingly a more or less large incident light intensity, whereby the measurable between two contacts of the photocell 48 voltage or the current generated by the photocell 48 is correspondingly more or less large.
  • a white light source can be used and a red or green color filter can be arranged in the beam path between the light source 47 and the photocell 48.
  • the photocell 48 may have a color filter.
  • Table 3 Possible exemplary color changes when using different indicators 3 and the light intensity registered thereby.
  • the measurable voltage or current difference becomes maximum when the light source 47 emits a colored light which substantially corresponds to the color or the complementary color of the liquid indicator 3.
  • This measurable voltage or the measurable current is detected by the transmitter 50 and evaluated accordingly.
  • the transmitter 50 comprises a display means which displays a function of the measurable at the photocell voltage and the measurable current, and thus from the sample mixture color, whether a predeterminable or predetermined threshold value of the Ca ⁇ + - and / or Mg2 + -lonen- concentration is exceeded.
  • a suction device can be connected, such as a suction pump or a suction piston.

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Abstract

The invention relates to a device for continuous titration, in particular for determining the water hardness of sample water, comprising: a) a sample receiving container for receiving the sample water, comprising a sample water outlet, b) an indicator container for receiving a liquid indicator, comprising a indicator outlet, c) a mixer and d) a measuring cell. The measuring cell comprises a sample mixing inlet connected via a sample mixture line to the sample mixture outlet of the mixer, a discharge, a light source, a photo cell and a measuring chamber, also comprising an inlet region and an outlet region, wherein the inlet region and outlet region are arranged in the measuring chamber such that the photometric measuring area between the light source and the photo cell is void-free.

Description

TITRATIONSVORRICHTUNG ZUR KONTINUIERLICHEN MESSUNG DER WASSERHARTE TITRATION DEVICE FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF HYDROPHONES
Beschreibungdescription
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Für viele industriellen Anwendungen ist es notwendig, kontinuierlich Wasser einer bestimmten Qualität bereitzustellen. Insbesondere existieren zahlreiche Anwendungen bei denen die Konzentration der Kalzium- und Magnesium-Karbonat- Ionen, d.h. die Wasserhärte, einen bestimmten Grenzwert nicht übersteigen darf. Da das von den Wasserversorgungswerken an industrielle Abnehmer gelieferte Wasser in der Regel zum einen diesen Grenzwert dauerhaft übersteigt und zum anderen von wechselnder Qualität ist, werden Wasseraufbereitungsanlagen verwendet, um ein den Anforderungen entsprechendes Wasser zu erzeugen. Diese Wasseraufbereitungsanlagen umfassen in der Regel Ionenaustauscher, um die Wasserhärte zu senken. Da die Ionenaustauscher eine begrenzte Kapazität besitzen, müssen diese im Falle der Erschöpfung dieser Kapazität regeneriert werden. Die zeitlichen Regenerationsintervalle sind unregelmäßig und hängen unter anderem von der Menge des aufbereiteten Wassers und von der Härte des vom Wasserversorgungswerk gelieferten Wassers ab.For many industrial applications, it is necessary to continuously provide water of a certain quality. In particular, there are numerous applications where the concentration of calcium and magnesium carbonate ions, i. the water hardness, a certain limit may not exceed. Since the water supplied by the waterworks to industrial users usually exceeds this limit on the one hand and of varying quality on the other hand, water treatment plants are used to produce a water that meets the requirements. These water treatment plants usually include ion exchangers to lower the water hardness. Since the ion exchangers have a limited capacity, they must be regenerated in the event of exhaustion of this capacity. The temporal regeneration intervals are irregular and depend inter alia on the amount of treated water and the hardness of the water supplied by the water supply.
Um Störungen der industriellen Anwendungen aufgrund einer mangelhaften Wasserqualität zu vermeiden, wird das aufbereitete Wasser regelmäßig bezüglich seiner Eigenschaften, insbesondere der Wasserhärte, untersucht.In order to avoid disturbances in industrial applications due to poor water quality, the treated water is regularly examined for its properties, in particular water hardness.
Dazu sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, die regelmäßig, d.h. diskontinuierlich, selbsttätig aus einer Wasserleitung Proben entnehmen und diese anschließend untersuchen. Ein wichtiges Untersuchungsverfahren ist dabei die Titration der Wasserproben mittels eines Indikators und einer Titrationslösung. Aufgrund der so ermittelten Wasserhärte kann beispielsweise der Zeitpunkt zur Regeneration des Ionenaustauschers frühzeitig ermittelt werden.For this purpose, known from the prior art devices that regularly, ie discontinuously, automatically remove samples from a water pipe and then examine them. An important test method is the titration of the water samples by means of an indicator and a titration solution. Due to the water hardness thus determined, for example, the time for regeneration of the ion exchanger can be determined early.
Nachteilig an diesen Vorrichtungen ist zum einen, daß die Wasserprobenentnahme aus der Wasserleitung recht aufwendig ist. Zum anderen ist die Titration zur Wasserhärtebestimmung technisch aufwendig, wodurch die entsprechenden Vorrichtungen kosten- und wartungsintensiv sind. Zudem ist dieser Aufwand für viele Anwendungen unnötig, da es nur erforderlich ist, die Härte des Wassers unter einem bestimmten Grenzwert zu halten.A disadvantage of these devices, on the one hand, that the sampling of water from the water pipe is quite expensive. On the other hand, the titration for water hardness determination is technically complicated, whereby the corresponding devices are costly and maintenance-intensive. In addition, this effort is unnecessary for many applications, since it is only necessary to keep the hardness of the water below a certain limit.
Im Angesicht dieses Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige, zuverlässige und wartungsarme Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, die Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes eines Wasserparameters, insbesondere der Wasserhärte, kontinuierlich zu überwachen.In view of this prior art, it is an object of the invention to provide a cost-effective, reliable and low-maintenance device, which makes it possible to continuously monitor compliance with a predetermined limit of a water parameter, in particular the water hardness.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Titration eines Probewassers, insbesondere zur Bestimmung der Wasserhärte, mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a device for continuous titration of a sample water, in particular for determining the water hardness, with the features of claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen, insbesondere drucklosen bzw. überdrucklosen, Titration, insbesondere zur Bestimmung der Wasserhärte, eines Probewassers, umfassend: einen Probeaufnahmebehälter zur Aufnahme des Probewassers, umfassend einen Probewasserauslaß, einen Indikatorbehälter zur Aufnahme eines flüssigen Indikators, umfassend einen Indikatorauslaß, einen Mischer und eine Meßzelle.One aspect of the invention relates to a device for continuous, in particular unpressurised or overpressure, titration, in particular for determining the water hardness, a sample water, comprising: a sample receptacle for receiving the sample water, comprising a sample water outlet, an indicator container for receiving a liquid indicator, comprising a Indicator outlet, a mixer and a measuring cell.
Der Mischer umfaßt einen Probewassereinlaß, der durch eine Probewasserleitung mit dem Probewasserauslaß des Probeaufnahmebehälters verbunden ist, einen Indikatoreinlaß, der durch eine Indikatorleitung mit dem Indikatorauslaß desThe mixer comprises a sample water inlet connected by a sample water line to the sample water outlet of the sample receiver, an indicator inlet passing through an indicator line to the indicator outlet of the sample receiver
Indikatorbehälters verbunden ist und einen Probegemischauslaß, wobei der Probewassereinlaß, der Indikatoreinlaß und der Probegemischauslaß miteinander hydraulisch verbunden sind, d.h. daß ein Fluid, insbesondere Wasser, zwischen diesen fließen kann.Indicator tank is connected and a Probegemischauslaß, wherein the Sample water inlet, the indicator inlet and the sample mixture outlet are hydraulically connected to each other, ie that a fluid, in particular water, can flow between them.
Die Meßzelle umfaßt einen Probegemischeinlaß, der durch eine Probegemischleitung mit dem Probegemischauslaß des Mischers verbunden ist, einen Ausfluß, eine Lichtquelle, eine Photozelle und eine Meßkammer, weiter umfassend einen Einlaßbereich und einen Auslaßbereich, wobei der Ein- und Auslaßbereich so in der Meßkammer angeordnet sind, daß der photometrische Meßbereich zwischen der Lichtquelle und der Photozelle blasenfrei ist.The measuring cell comprises a sample mixing inlet which is connected by a sample mixing line to the sample mixture outlet of the mixer, an outflow, a light source, a photocell and a measuring chamber, further comprising an inlet region and an outlet region, wherein the inlet and outlet regions are arranged in the measuring chamber in that the photometric measuring range between the light source and the photocell is bubble-free.
Die Lotrichtung Z verläuft senkrecht auf einem Geoid, d.h. senkrecht zu einer Parallelen zur Normal-Null-Äquipotentialfläche des Erdschwerefeldes, und antiparallel zur Gravitationsbeschleunigung, d.h. vom Erdmittelpunkt weg zeigend. Durch die Lotrichtung Z werden ferner die relativen Positionsbegriffe „oberhalb" bzw. „oben" und „unterhalb" bzw. „unten" so definiert, daß eine Position B, die von einer Position A aus gesehen in Lotrichtung liegt, oberhalb der Position A bzw. oben liegt. Im Kehrschluß liegt die Position A unterhalb der Position B bzw. unten. Somit ist die nachfolgende Verwendung dieser Begriffe im Sinne der Anmeldung definiert.The perpendicular direction Z is perpendicular to a geoid, i. perpendicular to a parallel to the normal zero equipotential surface of the Earth's gravity field, and antiparallel to the gravitational acceleration, i. pointing away from the center of the earth. Furthermore, the perpendicular position definitions "above" or "above" and "below" or "below" are defined by the perpendicular direction Z, such that a position B which is in the perpendicular direction when viewed from a position A is above the position A or is above. In the reverse position is the position A below the position B or below. Thus, the subsequent use of these terms in the context of the application is defined.
Unter Lichtquelle im Sinne der Erfindung wird eine Quelle elektromagnetischer Strahlung verstanden, die nicht notwendiger Weise im Bereich des sichtbaren Lichtes liegen muß. Insbesondere kann die Lichtquelle infrarote oder ultraviolette Strahlung aussenden.For the purposes of the invention, a light source is understood to be a source of electromagnetic radiation which does not necessarily have to be in the range of visible light. In particular, the light source can emit infrared or ultraviolet radiation.
Dementsprechend wird unter einer Photozelle eine Zelle verstanden, welche zumindest im einem Bereich der elektromagnetischen Strahlung, welche von der Lichtquelle ausgesendet wird, derart sensitiv ist, daß sie ihre elektrischen Eigenschaften meßbar verändert.Accordingly, a photocell is understood to mean a cell which is sensitive at least in a region of the electromagnetic radiation which is emitted by the light source in such a way that it measurably changes its electrical properties.
Der Probeaufnahmebehälter ist zur kontinuierlichen drucklosen Aufnahme von Probewasser aus einer Zapfstelle ausgelegt. Ein gegebenenfalls an der Zapfstelle anstehender Überdruck des Probewassers gegenüber dem hydrostatischen Druck ist im Probeaufnahmebehälter entspannt bzw. nicht vorhanden. Insbesondere weist der Probeaufnahmebehälter einen Überlauf auf, über den überschüssiges Probewasser aus dem Probeaufnahmebehälter in einen Ablauf fließt. Dadurch ist gewährleistet, daß vorteilhafterweise nur der entsprechende durch die Schwerkraft bedingte hydrostatische Druck vorherrscht. Dies ist deshalb von Vorteil, da der hydrostatische Druck nur von der Konstruktion der Titrationsvorrichtung nicht aber von den Druckverhältnissen in der wasserzuführenden Leitung abhängt. Das in der Titrationsvorrichtung befindliche Probewasser ist demnach drucklos bzw. überdrucklos. Vorteilhafterweise kann das Material der Titrationsvorrichtung entsprechend den hydrostatischen Druckverhältnissen schwächer ausgelegt sein als in Titrationsvorrichtungen, deren Probewasser bei betriebsmäßigen Gebrauch unter einem Überdruck stehen.The sample receptacle is for continuous non-pressure absorption of Sample water designed from a tap. An optionally present at the tap overpressure of the sample water against the hydrostatic pressure is relaxed or not present in the sample receptacle. In particular, the sample receptacle has an overflow over which excess sample water from the sample receptacle flows into a drain. This ensures that advantageously only the corresponding due to gravity hydrostatic pressure prevails. This is advantageous because the hydrostatic pressure depends not only on the construction of the titration but not on the pressure conditions in the water-supplying line. The sample water contained in the titration device is therefore pressureless or overpressure. Advantageously, the material of the titration device can be designed to be weaker in accordance with the hydrostatic pressure conditions than in titration devices whose sample water is under overpressure during normal use.
Besonders bevorzugt ist eine nach unten hin bzw. zum Probewasserauslaß hin verjüngte bzw. trichterförmige Ausbildung des Probeaufnahmebehälters. Weiter besonders bevorzugt umfaßt der Probewasserauslaß einen Filter, beispielsweise ein Sieb, der feste Partikel aus dem Probewasser filtert, um ein Verstopfen der nachfolgenden Bauteile bzw. Leitungen zu verhindern.Particularly preferred is a downwardly or to the sample water outlet towards tapered or funnel-shaped design of the sample receiving container. More preferably, the sample water outlet comprises a filter, for example a sieve, which filters solid particles from the sample water in order to prevent clogging of the downstream components or lines.
Vorteilhafterweise ergeben sich die im Mischer erzielten Mischverhältnisse zwischen Probewasser und Indikator allein aus den Radien der Zuleitungen sowie deren Längen und der dabei zu überwindenden Höhendifferenz, d.h. dem in der jeweiligen Leitung anliegenden hydrostatischen Druck. Unter Annahme einer laminare Strömung der beteiligten Flüssigkeiten können die entsprechenden Berechnungen mittels des Gesetzes von Hagen-Poiseuille erfolgen. Vorteilhafterweise wird das Mischverhältnis durch die Konstruktion der Titrationsvorrichtung festgelegt, so daß keine bewegten Teile, insbesondere keine Pumpen, Ventile oder sonstigen Regelvorrichtungen, nötig sind. Bevorzugt ist die Titrationsvorrichtung frei von Pumpen und/oder Ventile, die ausgelegt sind, Probewasser und/oder Indikator zu fördern bzw. das Mischverhältnis zwischen Probewasser und Indikator zu beeinflussen. In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff „kontinuierliche Titration" insbesondere, daß der Transport des Probewassers bzw. des Indikators ausschließlich aufgrund des hydrostatischen Drucks bzw. der Gravitation erfolgt, d.h. daß eine Titration erfolgt, solange ein ausreichender hydrostatischer Druck in der Titrationsvorrichtung anliegt. Vorteilhafterweise ist die Titrationsvorrichtung deshalb besonders verschleißfrei, zuverlässig und wartungsarm. Eventuelle Fehleinstellungen durch den Anwender sind somit vorteilhafterweise ebenfalls ausgeschlossen.Advantageously, the mixing ratios between sample water and indicator obtained in the mixer result solely from the radii of the supply lines and their lengths and the height difference to be overcome, ie the hydrostatic pressure applied in the respective line. Assuming a laminar flow of the liquids involved, the corresponding calculations can be made by means of the law of Hagen-Poiseuille. Advantageously, the mixing ratio is determined by the construction of the titration device, so that no moving parts, in particular no pumps, valves or other control devices, are necessary. Preferably, the titration device is free of pumps and / or valves that are designed to sample water and / or indicator promote or influence the mixing ratio between sample water and indicator. In this context, the term "continuous titration" means in particular that the transport of the sample water or of the indicator takes place exclusively on account of the hydrostatic pressure or the gravitation, ie that a titration takes place as long as there is sufficient hydrostatic pressure in the titration device Therefore, the titration device is particularly wear-free, reliable and requires little maintenance, so that possible incorrect settings by the user are also advantageously excluded.
Vorteilhafterweise ist die Meßzelle, insbesondere die Meßkammer in der Meßzelle, derart ausgebildet und angeordnet, daß die Gase, welche aus dem Probewasser ausgasen, erstens die Messung in der Meßkammer nicht durch Streuung an der Gasblasenoberfläche stören und zweitens den Durchfluß durch die Titrationsvorrichtung nicht durch eine Ansammlung von Gasblasen behindern. Dazu ist es erforderlich, daß der photometrische Meßbereich zwischen der Lichtquelle und der Photozelle blasenfrei ist. Der photometrische Meßbereich umfaßt dabei das Volumen der Meßkammer, dessen optische Eigenschaften einen Einfluß auf die mittels der Photozelle durchgeführten Messung hat. D.h. der photometrische Meßbereich umfaßt das Volumen der Meßkammer, welches von den Lichtstrahlen durchdrungen wird, die im folgenden auf die Photozelle treffen. Insbesondere können die Lichtquelle und die Photozelle flächige kreisförmige oder rechteckige Aus- bzw. Eintrittsöffnungen ausweisen, so daß der photometrische Meßbereich entsprechend kegelstumpfförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein kann.Advantageously, the measuring cell, in particular the measuring chamber in the measuring cell, is designed and arranged such that the gases outgassing from the sample water, first disturb the measurement in the measuring chamber not by scattering on the gas bubble surface and secondly the flow through the titration by not one Hinder accumulation of gas bubbles. For this purpose, it is necessary that the photometric measuring range between the light source and the photocell is free of bubbles. The photometric measuring range comprises the volume of the measuring chamber whose optical properties have an influence on the measurement carried out by means of the photocell. That the photometric measuring range comprises the volume of the measuring chamber, which is penetrated by the light rays which subsequently strike the photocell. In particular, the light source and the photocell may have flat circular or rectangular outlets or inlet openings, so that the photometric measuring area can be embodied correspondingly in the shape of a truncated cone or a truncated pyramid.
Insbesondere umfaßt die Titrationsvorrichtung eine Auswerteelektronik, welche vorteilhafterweise sehr einfach ausgeführt werden kann. Da die Titrationsvorrichtung aus den oben beschriebenen Gründen vorteilhafterweise keine bewegten Teile, insbesondere keine Steuer- oder regelbaren Teile, aufweist, kann sich die Funktionalität der Auswerteelektronik auf die Versorgung der Lichtquelle, die Auswertung der Spannung bzw. des Spannungsabfalls an der Photozelle bzw. des von der Photozelle erzeugten Stroms und insbesondere auf die Steuerung einer Signaleinrichtung beschränken.In particular, the titration device comprises an evaluation, which can be advantageously carried out very easily. Since, for the reasons described above, the titration device advantageously has no moving parts, in particular no controllable or controllable parts, the functionality of the evaluation electronics can depend on the supply of the light source Limit evaluation of the voltage or the voltage drop across the photocell or the current generated by the photocell and in particular to the control of a signaling device.
Vorzugsweise erstreckt sich die Meßkammer innerhalb der Meßzelle im wesentlichen entlang einer Richtung Mp1 wobei die Richtung Mp und die Lotrichtung Z einen Winkel ß größer als 0 Grad bzw. 0 und kleiner als 90 Grad bzw. π/2 einschließen. Dabei ist der Begriff „im wesentlich" mit Bezug auf Richtungsangaben hier und in der folgenden Beschreibung so zu verstehen, daß die angegebenen Gradzahlen insbesondere um weniger als ±15 Grad von dem angegebenen Wert abweichen können, vorzugsweise um weniger als ±10 Grad, weniger als ±5 Grad und insbesondere um weniger als ±1 Grad.Preferably, the measuring chamber extends within the measuring cell substantially along a direction Mp 1 wherein the direction Mp and the direction of solder Z include an angle ß greater than 0 degrees or 0 and less than 90 degrees or π / 2. The term "essentially" with reference to directions here and in the following description should be understood to mean that the indicated degrees can differ in particular by less than ± 15 degrees from the indicated value, preferably by less than ± 10 degrees, less than ± 5 degrees, and more preferably less than ± 1 degree.
Besonders vorzugsweise liegt der Winkel ß in einem Bereich von etwa 10° bis 80°, weiter vorzugsweise in einem Bereich von etwa 30° bis 60° oder etwa 40° bis 50° und insbesondere ist ß etwa 45° bzw. π/4. Dabei ist der Begriff „etwa" hier und in der folgenden Beschreibung so zu verstehen, daß die angegebenen Maße und Werte insbesondere um weniger als ±50% von dem angegebenen Wert abweichen können, vorzugsweise um weniger als ±30%, weniger als ±20%, weniger als ±10%, weniger als ±5% und insbesondere um weniger als ±1 %. Vorteilhafterweise sammeln sich entstehende Gasblasen durch ihren Auftrieb an der oberen Begrenzung derParticularly preferably, the angle β is in a range of about 10 ° to 80 °, more preferably in a range of about 30 ° to 60 ° or about 40 ° to 50 ° and in particular β is about 45 ° or π / 4. The term "about" here and in the following description is to be understood as meaning that the dimensions and values given may in particular deviate from the stated value by less than ± 50%, preferably by less than ± 30%, less than ± 20%. , less than ± 10%, less than ± 5%, and in particular less than ± 1% Advantageously, resulting gas bubbles collect by their buoyancy at the upper limit of the
Meßkammer und werden aufgrund der speziellen Anordnung, d.h. der entsprechenden Wahl des Winkels ß, entlang der oberen Begrenzung derMeasuring chamber and are due to the special arrangement, i. the corresponding choice of the angle ß, along the upper boundary of the
Meßkammer in Richtung Mp, insbesondere in Richtung des Auslaßbereiches, verlagert und aus der Meßkammer abgeführt.Measuring chamber in the direction of Mp, in particular in the direction of the outlet, displaced and discharged from the measuring chamber.
Vorzugsweise ist die Probegemischleitung zumindest bereichsweise als Reaktionswendel, d.h. spiralförmig, ausgebildet. Die durch die unterschiedlichen Weglängen entstehenden Turbulenzen, in Abhängigkeit davon, ob das Probegemisch an der Spiralinnenseite oder Spiralaußenseite entlangströmt, führen vorteilhafterweise zu einer sehr guten Vermischung der einzelnen Komponenten des Probengemisches. Die Reaktionswendel kann bevorzugt als flexibler Schlauch oder starres Rohr ausgebildet sein. Insbesondere kann der Schlauch bzw. das Rohr der Reaktionswendel aus hinreichend chemisch resistenten und fluiddichten Kunststoffen, wie beispielsweise Gummi, Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid oder Polycarbonat, bestehen. Alternativ kann die Reaktionswendel als Rohr aus Glas oder Edelstahl ausgebildet sein. Vorteilhafterweise weist eine als Rohr, insbesondere als Edelstahlrohr, ausgebildete Reaktionswendel eine erhöhte mechanische Stabilität auf.Preferably, the sample mixture line is at least partially formed as a reaction coil, ie, helical. The turbulences resulting from the different path lengths, depending on whether the sample mixture flows along the spiral inner side or the spiral outer side, advantageously lead to a very good mixing of the individual components of the Sample mixture. The reaction coil may preferably be formed as a flexible tube or rigid tube. In particular, the tube or the tube of the reaction coil made of sufficiently chemically resistant and fluid-tight plastics, such as rubber, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride or polycarbonate exist. Alternatively, the reaction coil may be formed as a tube made of glass or stainless steel. Advantageously, a reaction coil designed as a tube, in particular as a stainless steel tube, has an increased mechanical stability.
Vorzugsweise ist die Meßkammer zylindrisch ausgebildet, so daß die Zylinderachse die Richtung Mp festlegt. Diese Form der Meßkammer ist vorteilhafterweise besonders einfach herzustellen und eine zylindrisch ausgebildete Lichtquelle und/oder Photozelle ist in diesem Fall besonders einfach an oder in der Meßkammer zu montieren und zu zentrieren.Preferably, the measuring chamber is cylindrical, so that the cylinder axis defines the direction Mp. This shape of the measuring chamber is advantageously particularly easy to manufacture and a cylindrical light source and / or photocell is particularly easy to mount and center on or in the measuring chamber in this case.
Vorzugsweise ist die Meßkammer quaderförmig ausgebildet, so daß Längsachse des Quaders die Richtung Mp festlegt.Preferably, the measuring chamber is cuboid, so that the longitudinal axis of the cuboid determines the direction Mp.
Vorzugsweise ist der Ausfluß der Meßkammer oberhalb des Probegemischeinlasses der Meßkammer angeordnet. Dadurch verlagert sich vorteilhafterweise in der Meßkammer enthaltenes Gas durch Auftrieb in Richtung des Auslasses und entweicht dort zusammen mit dem ausströmenden Probegemisch.The outflow of the measuring chamber is preferably arranged above the sample mixture inlet of the measuring chamber. As a result, advantageously contained in the measuring chamber gas displaced by buoyancy in the direction of the outlet and escapes there together with the effluent sample mixture.
Vorzugsweise fällt die geradlinige Verbindung der Lichtquelle mit der Photozelle im wesentlichen mit der Richtung Mp zusammen. In diesem Fall ist vorteilhafterweise die Wegstrecke des Lichtes durch das in der Meßkammer befindliche Probegemisch maximal. Dadurch ist die Extinktionswirkung des Probegemisches maximal und die sonstigen Randeffekte sind minimal.Preferably, the rectilinear connection of the light source with the photocell coincides substantially with the direction Mp. In this case, advantageously, the distance of the light through the sample mixture located in the measuring chamber is maximum. As a result, the extinction effect of the sample mixture is maximum and the other edge effects are minimal.
Vorzugsweise ist in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Photozelle zumindest ein Farbfilter angeordnet. Alternativ strahlt vorzugsweise die Lichtquelle ein farbiges Licht aus, d.h. ein Licht dessen Amplitudenspektrum bzw. Leistungsdichtespektrum im Wellenlängen- bzw. Frequenzbereich nicht konstant ist. Vorteilhafterweise ist dadurch das Amplitudenspektrum bzw. die Farbe des Lichtes, welches durch die Meßkammer transmittiert und von der Photozelle registriert wird, im Wellenlängen- bzw. Frequenzbereich insbesondere einseitig oder zweiseitig eingeschränkt, d.h. insbesondere ist das Leistungsdichtespektrum für Wellenlängen kleiner als eine unteren Grenzwellenlänge λmin und/oder größer als einer oberen Grenzwellenlänge λmaχ um mehr als 20 dB vorzugsweise um mehr als 40 dB gegenüber dem Maximum des Leistungsdichtespektrums gedämpft. Je nach der Farbe des Probegemisches erfolgt dann eine mehr oder weniger starke Extinktion des Lichtes der Lichtquelle. Die Photozelle registriert demnach eine mehr oder weniger große auftreffende Lichtintensität, wodurch die zwischen zwei Kontakten der Photozelle meßbare Spannung bzw. der durch die Photozelle erzeugte Strom entsprechend größer oder weniger groß ist.Preferably, at least one color filter is arranged in the beam path between the light source and the photocell. Alternatively, the light source preferably radiates a colored light, ie a light whose amplitude spectrum or power density spectrum is not constant in the wavelength or frequency range. Advantageously, this is the amplitude spectrum or the color of the light which is transmitted through the measuring chamber and registered by the photocell in the wavelength or frequency range in particular one or two sides limited, ie in particular the power density spectrum for wavelengths is smaller than a lower limit wavelength λmin and / or greater than an upper cut-off wavelength λ ma χ attenuated by more than 20 dB, preferably more than 40 dB from the maximum of the power density spectrum. Depending on the color of the sample mixture then takes place a more or less strong extinction of the light of the light source. The photocell registered accordingly a more or less large incident light intensity, whereby the measurable between two contacts of the photocell voltage or the current generated by the photocell is correspondingly larger or smaller.
Vorzugsweise entspricht die Farbe der Lichtquelle oder die des Farbfilters im wesentlichen der Farbe des flüssigen Indikators.Preferably, the color of the light source or that of the color filter substantially corresponds to the color of the liquid indicator.
Alternativ entspricht die Farbe der Lichtquelle oder des Farbfilters vorzugsweise im wesentlichen der Komplementärfarbe des flüssigen Indikators. Vorteilhafterweise wird der an der Photozelle meßbare Spannungsunterschied maximal, wenn die Lichtquelle ein farbiges Licht ausstrahlt, welches im wesentlichen der Farbe oder der Komplementärfarbe des flüssigen Indikators entspricht. Besonders vorteilhafterweise erfolgt der Farbumschlag des Indikators zwischen zwei zueinander komplementären Farben.Alternatively, the color of the light source or the color filter preferably corresponds substantially to the complementary color of the liquid indicator. Advantageously, the voltage difference measurable at the photocell becomes maximum when the light source emits a colored light which substantially corresponds to the color or the complementary color of the liquid indicator. Particularly advantageously, the color change of the indicator takes place between two mutually complementary colors.
Vorzugsweise ist in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Photozelle ein Lichtleiter angeordnet, welcher in die Meßkammer hineinragt. Besonders bevorzugt besteht der Lichtleiter aus Glas. Weiter bevorzugt ist der Lichtleiter zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Lichtleiter kann, insbesondere mittels eines Klebemittels unmittelbar oder mittelbar an einer Stirnseite der Meßkammer befestigt sein. Ein Ende des Lichtleiters ragt in die Meßkammer, während an dem entgegengesetzte Ende des Lichtleiters die Lichtquelle angeordnet ist. Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht wird durch den Lichtleiter in die Meßkammer gestrahlt. Vorteilhafterweise ist der Glasstab chemisch inert und verschmutzungs- und verfärbungsresistent. Weiter vorteilhafterweise wird durch das Hineinragen des Lichtleiters verhindert, daß Gasblasen, welche sich an der Stirnseite der Meßkammer ansammeln, den Lichtstrahl beeinflussen.Preferably, a light guide is arranged in the beam path between the light source and the photocell, which protrudes into the measuring chamber. Particularly preferably, the light guide is made of glass. Further preferred is the light guide cylindrical or frustoconical. The light guide can be fastened directly or indirectly to an end face of the measuring chamber, in particular by means of an adhesive. One end of the light guide protrudes into the measuring chamber, while at the opposite end of the light guide, the light source is arranged. The light emitted by the light source is radiated through the light guide into the measuring chamber. Advantageously, the glass rod is chemically inert and resistant to staining and discoloration. Further advantageously, it is prevented by the intrusion of the light guide that gas bubbles, which accumulate on the front side of the measuring chamber, influence the light beam.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle eine Leuchtdiode. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise ein geringerer Konstruktionsaufwand, ein geringerer Energieverbrauch und eine erhöhte Lebensdauer der Lichtquelle. Daraus folgt eine erhöhte Zuverlässigkeit und einfacherer Aufbau der gesamten Titrationsvorrichtung.Preferably, the light source is a light emitting diode. This advantageously results in a lower design effort, a lower energy consumption and an increased life of the light source. This results in increased reliability and simpler design of the entire titration device.
Vorzugsweise ist der Radius der Indikatorleitung kleiner als der Radius der Probewasserleitung, so daß das Verhältnis von Indikatorflußrate in der Indikatorleitung zur Probewasserflußrate in der Probewasserleitung kleiner als 1 :10 beträgt.Preferably, the radius of the indicator line is less than the radius of the sample water line so that the ratio of indicator flow rate in the indicator line to sample water flow rate in the sample water line is less than 1:10.
Vorzugsweise sind der Probewassereinlaß und der Probegemischauslaß des Mischers miteinander im wesentlichen geradlinig entlang einer Richtung Mw durch eine Mischerleitung verbunden. Vorteilhafterweise läßt sich die geradlinige Mischerleitung durch ein Rohr oder durch eine Bohrung in einem Materialblock ausbilden.Preferably, the sample water inlet and the sample mixture outlet of the mixer are connected to each other substantially rectilinearly along a direction M w through a mixer conduit. Advantageously, the rectilinear mixer line can be formed through a pipe or through a hole in a block of material.
Vorzugsweise weist die Mischerleitung einen Einlaß auf, wobei der Einlaß und der Indikatoreinlaß im wesentlichen geradlinig entlang einer Richtung Mj durch eine Zumischleitung verbunden sind. Vorteilhafterweise läßt sich die geradlinige Zumischleitung durch ein Rohr oder durch eine Bohrung in einem Materialblock ausbilden. Vorzugsweise schließen die Richtung Mw und die Richtung Mj einen Winkel α größer als 0 Grad bzw. 0 und kleiner als 90 Grad bzw. π/2 ein. Insbesondere liegt α in einemPreferably, the mixer conduit has an inlet, the inlet and the indicator inlet being connected substantially rectilinearly along a direction Mj by an admixing conduit. Advantageously, the rectilinear admixing line can be formed through a pipe or through a hole in a block of material. Preferably, the direction M w and the direction Mj include an angle α greater than 0 degrees and 0 and less than 90 degrees and π / 2, respectively. In particular, α is in one
Bereich von etwa 10° bis 80°, etwa 30° bis 60° oder etwa 40° bis 50° und besonders bevorzugt ist α etwa 45° bzw. π/4. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Verdrängen des Indikators zurück in die Zumischleitung verhindert werden, welches durch denRange of about 10 ° to 80 °, about 30 ° to 60 ° or about 40 ° to 50 ° and more preferably α is about 45 ° or π / 4. Advantageously, thereby a displacement of the indicator can be prevented back into the admixing, which by the
Druck des Probewassers in der Mischerleitung bedingt wird. Besonders vorteilhafterweise ist der Winkel α derart gewählt, daß am Einlaß der Mischerleitung ein Unterdruck in der Indikatorleitung entsteht, so daß der Indikator sicher zugeführt werden kann.Pressure of the sample water in the mixer line is conditional. Particularly advantageously, the angle α is selected such that at the inlet of the mixer line, a negative pressure in the indicator line is formed, so that the indicator can be safely supplied.
Vorzugsweise ist die Summe der Leitungslängen der Zumischleitung und der Indikatorleitung kleiner ist als der kapillare Anstieg in diesen Leitungen. Vorteilhafterweise fließt dann aufgrund des kapillaren Anstiegs in der Indikatorleitung keine weiterer Indikator schwerkraftbedingt in den Mischer, falls dieser aufgrund einer Unterbrechung der Probewasserversorgung trocken fällt und mit Luft gefüllt ist.Preferably, the sum of the line lengths of the admixing line and the indicator line is smaller than the capillary rise in these lines. Advantageously, then flows due to the capillary rise in the indicator line no further indicator due to gravity in the mixer, if it falls dry due to an interruption of the sample water supply and is filled with air.
Vorzugsweise weist der Probeaufnahmebehälter oder die Probewasserleitung eine Probewassermangelerkennungsvorrichtung auf. Insbesondere kann die Probewassermangelerkennungsvorrichtung zwei Elektroden umfassen, die über das Probewasser elektrisch miteinander verbunden sind. Alternativ kann die Probewassermangelerkennungsvorrichtung als Lichtschranke ausgeführt sein. Bei einer unterbrochenen Probewasserzufuhr kann der elektrische Kontakt unterbrochen bzw. der Strahl der Lichtschranke abgelenkt sein. Vorteilhafterweise wird dadurch die Zufuhrunterbrechung detektiert und signalisiert.Preferably, the sample receptacle or the sample water line has a sample water shortage detection device. In particular, the sample water lack detection device may comprise two electrodes which are electrically connected to each other via the sample water. Alternatively, the sample water deficiency detection device may be implemented as a light barrier. In the case of an interrupted sample water supply, the electrical contact may be interrupted or the beam of the light barrier may be deflected. Advantageously, thereby the supply interruption is detected and signaled.
Vorzugsweise weist der Indikatorbehälter oder die Indikatorleitung eine Indikatormangelerkennungsvorrichtung auf. Die Indikatormangelerkennungs- vorrichtung kann insbesondere analog zu der Probewassermangelerkennungs- Vorrichtung ausgebildet sein. Vorteilhafterweise lösen beide oben beschriebenen Erkennungsvorrichtungen ein Signal aus, um den Anwender auf die jeweilige Betriebsstörung, d.h. einen Probewasser- oder Indikatormangel, hinzuweisen. Dies kann ein optisches, ein akustisches oder ein elektronisches Signal umfassen.The indicator container or the indicator line preferably has an indicator lack recognition device. The indicator deficiency recognition device can be designed, in particular, analogously to the sample water defect detection device. Advantageously, both of the detection devices described above trigger a signal to alert the user to the respective one of the two Malfunction, ie a sample water or indicator shortage, to indicate. This may include an optical, an acoustic or an electronic signal.
Vorzugsweise weist der Indikatorbehälter eine Indikatorauslaßvorrichtung auf, um den anliegenden Druck am Indikatorauslaß unabhängig vom Füllstand des Indikators konstant zu halten.Preferably, the indicator container has a Indikatorauslaßvorrichtung to keep the applied pressure at the Indikatorauslaß constant regardless of the level of the indicator.
Vorzugsweise ist der Mischer monolithisch ausgebildet. Dies führt vorteilhafterweise zu einer erhöhten Stabilität und Zuverlässigkeit sowie zu einer einfachen Austauschbarkeit dieser Komponente der Titrationsvorrichtung.Preferably, the mixer is monolithic. This advantageously leads to increased stability and reliability as well as to a simple interchangeability of this component of the titration device.
Vorzugsweise sind der Probeaufnahmebehälter, die Probewasserleitung und der Mischer monolithisch ausgebildet. Vorteilhafterweise reduziert sich damit die Anzahl der zu montierenden Einzelteile. Insbesondere sind durch eine monolithische Ausbildung dieser Komponenten die Länge und Durchmesser der Probewasserleitung wohl definiert.Preferably, the sample receptacle, the sample water line and the mixer are monolithic. Advantageously, this reduces the number of items to be assembled. In particular, the length and diameter of the sample water line are well defined by a monolithic design of these components.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert.Hereinafter, preferred embodiments will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Titrationsvorrichtung.FIG. 1 shows a preferred embodiment of a titration device.
Figur 2 zeigt in einer Detailansicht einen Mischer 30 der bevorzugtenFigure 2 shows in a detail view a mixer 30 of the preferred
Ausführungsform der Titrationsvorrichtung.Embodiment of the titration device.
Figur 3 zeigt in einer Detailansicht eine Meßzelle 40 der bevorzugten Ausführungsform der Titrationsvorrichtung.FIG. 3 shows in a detail view a measuring cell 40 of the preferred embodiment of the titration device.
Figur 4 zeigt in einer Detailansicht eine Meßzelle 40 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, Figur 5 zeigt in einer Detailansicht eine bevorzugte Ausführungsform einerFIG. 4 shows in a detail view a measuring cell 40 in a further preferred embodiment, FIG. 5 shows in a detailed view a preferred embodiment of a
Lichtquellenaufnahme 47a.Light source receptacle 47a.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Titrationsvorrichtung 1 zur kontinuierlichen Bestimmung der Wasserhärte durch komplexomethsche Titration. Die Titrationsvorrichtung 1 umfaßt einen Probeaufnahmebehälter 10 zur kontinuierlichen Aufnahme von Probewasser 2 aus einer Zapfstelle 12. Der Probeaufnahmebehälter 10 weist einen Probewasserauslaß 14 und einen oberhalb des Probewasserauslasses 14 angeordneten Überlauf 16 auf. Durch den Überlauf 16 fließt überschüssiges Probewasser 2 aus dem Probeaufnahmebehälter 10 in einen Ablauf 60. Die Höhendifferenz Δha zwischen dem Probewasserauslaß 14 und dem Überlauf 16 bestimmt den maximalen Wasserdruck pa, der am Probewasserauslaß 14 auftritt. Der minimale Wasserdruck pa beträgt null für den Fall, daß der Probeaufnahmebehälter 10 leer ist.FIG. 1 shows a preferred embodiment of a titration device 1 for continuous determination of water hardness by complex-method titration. The titration device 1 comprises a sample receptacle 10 for continuously receiving sample water 2 from a tapping point 12. The sample receptacle 10 has a sample water outlet 14 and an overflow 16 located above the sample water outlet 14. Through the overflow 16 excess sample water 2 flows from the sample receptacle 10 in a sequence 60. The height difference .DELTA.h a between the sample water outlet 14 and the overflow 16 determines the maximum water pressure p a , which occurs at the sample water outlet 14. The minimum water pressure p a is zero in the event that the sample receptacle 10 is empty.
Um einen möglichst konstanten Wasserdruck pa am Probewasserauslaß 14 zu erreichen, ist es daher zweckmäßig, die Höhendifferenz Δha so klein wie möglich zu wählen. Alternativ kann die Zuflußrate aus der Zapfstelle 12 größer als die Abflußrate aus dem Probewasserauslaß 14 gewählt sein, so daß immer ein Teil des Zuflusses über den Überlauf in den Ablauf 60 fließt. Dadurch ist die Höhendifferenz Δha und damit der Wasserdruck pa am Probewasserauslaß 14 konstant.In order to achieve the most constant possible water pressure p a at the sample water outlet 14, it is therefore expedient to select the height difference Δh a as small as possible. Alternatively, the inflow rate from the tap 12 may be selected to be greater than the effluent rate from the sample water outlet 14 so that always a portion of the inflow flows into the drain 60 via the overflow. As a result, the height difference Δh a and thus the water pressure p a at the sample water outlet 14 is constant.
Um ein kontinuierliches Bereitstellen von Probewasser am Probewasserauslaß 14 zu gewährleisten, ist es zweckmäßig das Volumen Va des Probeaufnahmebehälters so groß wie möglich zu wählen. Dagegen spricht das Erfordernis, ein Vermischen vonIn order to ensure a continuous provision of sample water at the sample water outlet 14, it is expedient to choose the volume V a of the sample receptacle as large as possible. On the other hand, the requirement of mixing
Probewasser zu verhindern, welches zu unterschiedlichen Zeiten t-| und t2 aus derProof water to prevent which at different times t | and t2 from the
Zapfstelle 12 gezapft wurde, um eine Veränderung der Probewassers zeitnah detektieren zu können. Das Volumen Va des Probeaufnahmebehälters kann in Abhängigkeit von der erforderlichen maximalen Zeitverzögerung Δt = t2~t-| [in s] und des Probewasserdurchflusses v=dV/dt [in cm^/s] durch die Formel Va < v Δt berechnet werden.Tap 12 was tapped to detect a change in the sample water in a timely manner. The volume V a of the sample receptacle may vary depending on the required maximum time delay Δt = t2 ~ t- | [in s] and the sample water flow rate v = dV / dt [in cm ^ / s] can be calculated by the formula V a <v Δt.
Das Innere des Probeaufnahmebehälters 10 ist vorzugsweise nach unten hin bzw. zum Probewasserauslaß 14 hin verjüngt bzw. trichterförmig ausgebildet.The interior of the sample receiving container 10 is preferably tapered towards the bottom or to the sample water outlet 14 or funnel-shaped.
Vorzugsweise ist am Probewasserauslaß 14 ein Filter angeordnet, der feste Partikel aus dem Probewasser filtert, um ein Verstopfen der nachfolgenden Bauteile bzw. Leitungen zu verhindern. An dem Probewasserauslaß 14 ist eine Probewasserleitung 18 angeordnet, die den Probeaufnahmebehälter 10 mit einem Mischer 30 verbindet. Die Probewasserleitung 18 ist vorzugsweise eine Schlauchleitung, die insbesondere aus Teflon (PTFE) gefertigt sein kann. Vorzugsweise kann im bzw. am Probeaufnahmebehälter 10 eine Probewassermangelerkennungsvorrichtung 19 angeordnet sein. Die Probewassermangelerkennungsvorrichtung kann beispielsweise zwei Elektroden umfassen, die über das Probewasser 2 elektrisch miteinander verbunden sind, wenn der Probeaufnahmebehälter 10 ausreichend gefüllt ist. Alternativ kann die Probewassermangelerkennungsvorrichtung 19 an der Probewasserleitung 18 angeordnet sein. Dazu könnten insbesondere in einem Bereich der Probewasserleitung 18 die zwei Elektroden gegenüberliegend angeordnet werden, die über das Probewasser 2 elektrisch miteinander verbunden sind, wenn die Probewasserleitung 18 gefüllt ist. Die Probewassermangel- erkennungsvorrichtung 19 könnte aber ebenso als Lichtschranke mit dazwischen angeordneter Probewasserleitung 18 ausgebildet sein, wobei die Lichtschranke das Vorhandensein bzw. das Fehlen des Probewassers 2 in der Probewasserleitung 18 registriert.Preferably, a filter is disposed on the sample water outlet 14, the solid particles filtered from the sample water to prevent clogging of the downstream components or lines. At the sample water outlet 14, a sample water line 18 is arranged, which connects the sample receiving container 10 with a mixer 30. The sample water line 18 is preferably a hose line, which may be made in particular of Teflon (PTFE). Preferably, a sample water shortage recognition device 19 can be arranged in or on the sample receptacle 10. For example, the sample water deficiency detection device may include two electrodes that are electrically connected to each other via the sample water 2 when the sample receptacle 10 is sufficiently filled. Alternatively, the sample water deficiency detection device 19 may be disposed on the sample water line 18. For this purpose, in particular in a region of the sample water line 18, the two electrodes could be arranged opposite one another, which are electrically connected to one another via the sample water 2 when the sample water line 18 is filled. The sample water deficiency recognition device 19 could, however, also be designed as a light barrier with sample water line 18 arranged therebetween, wherein the light barrier registers the presence or absence of the sample water 2 in the sample water line 18.
Die in Fig.1 gezeigte Ausführungsform umfaßt ferner einen Indikatorbehälter 20 für einen flüssigen Indikator 3. Der Indikatorbehälter 20 umfaßt eine Indikatorauslaßvorrichtung 22 mit einem Indikatorauslaß 24. Dabei stellt die Indikatorauslaßvorrichtung 22 durch ihren Aufbau sicher, daß das der anstehende Druck des Indikators an dem Indikatorauslaß 24 konstant ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Indikatorbehälter 20 nur im unteren Bereich eine Öffnung mit einem vorgelagerten Vorratsbereich zum Auslaß des flüssigen Indikators 3 und gleichzeitig zum Einlaß von Luft aufweist, an welcher der Indikator 3 ansteht und somit ein Eindringen von Luft in der Regel verhindert. Sinkt die Füllstandshöhe des flüssigen Indikators 3 in dem Vorratsbereich unter einen bestimmten Pegel, kann ein bestimmtes Volumen an Luft in den Indikatorbehälter 20 eindringen und ein gleiches Volumen Indikator 3 tritt in den Vorratsbereich aus, bis die Öffnung wieder durch Indikator 3 verschlossen ist. Diese beispielhafte Ausführungsform der Indikatorauslaßvorrichtung 22 ist als Vogeltränke weithin bekannt. Unterschiedliche Füllstandshöhen des Indikators 3 in dem Indikatorbehälter 20 sind dadurch ausgeglichen. An dem Indikatorauslaß 24 ist eine Indikatorleitung 28 angeordnet, die den Indikatorbehälter 20 mit dem Mischer 30 verbindet. Die Indikatorleitung 28 ist vorzugsweise eine Schlauchleitung, die insbesondere aus Teflon (PTFE) gefertigt sein kann.The embodiment shown in Fig. 1 further comprises an indicator tank 20 for a liquid indicator 3. The indicator tank 20 comprises an indicator outlet 22 with an indicator outlet 24. The indicator outlet 22 ensures by its construction that the pressure of the indicator at the indicator outlet 24 is constant. This can be achieved, for example, in that the indicator container 20 has only an opening with an upstream storage area to the outlet of the liquid indicator 3 and at the same time to the inlet of air at the bottom of which the indicator 3 is present and thus an ingress of air in the rule prevented. If the filling level of the liquid indicator 3 in the storage area drops below a certain level, a certain volume of air can penetrate into the indicator container 20 and an equal volume indicator 3 exits into the storage area until the opening is closed again by indicator 3. This exemplary embodiment of the indicator outlet 22 is well known as a birdbath. Different filling levels of the indicator 3 in the indicator container 20 are thereby compensated. At the indicator outlet 24, an indicator line 28 is arranged, which connects the indicator container 20 with the mixer 30. The indicator line 28 is preferably a hose line, which may be made in particular of Teflon (PTFE).
Vorzugsweise kann in der bzw. an der Indikatorauslaßvorrichtung 22 eine Indikatormangelerkennungsvorrichtung 26 zur Erkennung eines Indikatormangels angeordnet sein. Die Indikatormangelerkennungsvorrichtung 26 kann beispielsweise zwei Elektroden umfassen, die über den Indikator 3 elektrisch miteinander verbunden sind, wenn der Indikatorbehälter 20 ausreichend gefüllt ist. Alternativ kann die Indikatormangelerkennungsvorrichtung 26 an der Indikatorleitung 28 angeordnet sein. Dazu könnten insbesondere in einem Bereich der Indikatorleitung 28 die zwei Elektroden gegenüberliegend angeordnet werden, die über den Indikator 3 elektrisch miteinander verbunden sind, wenn die Indikatorleitung 28 gefüllt ist. Die Indikatormangelerkennungsvorrichtung 26 könnte aber ebenso als Lichtschranke mit dazwischen angeordneter Indikatorleitung 28 ausgebildet sein, wobei die Lichtschranke das Vorhandensein bzw. das Fehlen des Indikators 3 in der Indikatorleitung 28 registriert.Preferably, an indicator mangle detection device 26 may be disposed in or on the indicator outlet 22 for detecting an indicator shortage. The indicator deficiency recognition device 26 may for example comprise two electrodes, which are electrically connected to each other via the indicator 3 when the indicator container 20 is sufficiently filled. Alternatively, the indicator lack recognition device 26 may be disposed on the indicator line 28. For this purpose, in particular in a region of the indicator line 28, the two electrodes could be arranged opposite each other, which are electrically connected to one another via the indicator 3 when the indicator line 28 is filled. The indicator lack recognition device 26 could, however, also be designed as a light barrier with an indicator line 28 arranged therebetween, the light barrier registering the presence or absence of the indicator 3 in the indicator line 28.
Der Mischer 30 weist einen mit der Probewasserleitung 18 verbundenen Probewassereinlaß 31 , einen mit der Indikatorleitung 28 verbundenenThe mixer 30 has a sample water inlet 31 connected to the sample water line 18, and one connected to the indicator line 28
Indikatoreinlaß 32 und einen Probegemischauslaß 34 auf. Der ProbewassereinlaßIndicator inlet 32 and a sample mixture outlet 34 on. The sample water inlet
31 , der Indikatoreinlaß 32 und der Probegemischauslaß 34 sind innerhalb des31, the indicator inlet 32 and the sample mixture outlet 34 are within the
Mischers 30 hydraulisch verbunden. Vorzugsweise sind der Probewassereinlaß 31 und der Probegemischauslaß 34 geradlinig miteinander durch eine Mischerleitung 33 verbunden, die sich im wesentlichen entlang einer Richtung Mw erstreckt. Weiter vorzugsweise weist die Mischerleitung 33 einen Einlaß 35 auf, wobei der Einlaß 35 mit dem Indikatoreinlaß 32, insbesondere geradlinig, durch eine Zumischleitung 36 verbunden ist. Die Zumischleitung 36 erstreckt sich dabei, insbesondere in dem den Einlaß 35 kontaktierenden Bereich, im wesentlichen entlang einer Richtung Mj. Insbesondere kann der Mischer 30 als T-Stück ausgebildet sein. Vorzugsweise schließen die Richtungen Mw und Mj einen Winkel α ein, der von 90° bzw. π/2 verschieden ist. Vorzugsweise liegt α in einem Bereich von etwa 10° bis 80°, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 30° bis 60° oder etwa 40° bis 50° und besonders bevorzugt ist α etwa 45° bzw. π/4.Mischers 30 hydraulically connected. Preferably, the sample water inlet 31 and the sample mixture outlet 34 are connected in a straight line to each other by a mixer pipe 33 which extends substantially along a direction M w . Further preferably, the mixer line 33 has an inlet 35, wherein the inlet 35th with the indicator inlet 32, in particular in a straight line, is connected by a Zumischleitung 36. The admixing line 36 extends, in particular in the area contacting the inlet 35, essentially along one direction Mj. In particular, the mixer 30 may be formed as a T-piece. Preferably, the directions M w and Mj include an angle α different from 90 ° or π / 2, respectively. Preferably, α is in a range of about 10 ° to 80 °, more preferably in a range of about 30 ° to 60 °, or about 40 ° to 50 °, and more preferably α is about 45 ° or π / 4.
Die im Mischer 30 erzielten Mischverhältnisse zwischen Probewasser 2 und Indikator 3 ergeben sich alleinig aus den Radien der Zuleitungen 18 und 28 sowie deren Längen und der dabei zu überwindenden Höhendifferenz Δh. Aus dem Gesetz von Hagen-Poiseuille ergibt sich unter der Annahme einer allein durch die Schwerkraft verursachten, also drucklosen Strömung folgende Beziehung für eine laminare Strömung einer Flüssigkeit in einer zylindrischen Leitung:The mixing ratios between sample water 2 and indicator 3 achieved in the mixer 30 result solely from the radii of the feed lines 18 and 28 and their lengths and the height difference Δh to be overcome. From the law of Hagen-Poiseuille, the following relationship for a laminar flow of a liquid in a cylindrical conduit is given, assuming a flow which is caused solely by gravity, that is to say without pressure.
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Dabei ist p die Dichte und η die Viskosität der Flüssigkeit (im konkreten Fall des Probewassers 2 oder des Indikators 3), R der Radius, I die Länge und Δh die Höhendifferenz der Leitung (im konkreten Fall der Probewasserleitung 18 oder der Indikatorleitung 28) und dV/dt ist die in der Leitung auftretende Fließrate.Here, p is the density and η the viscosity of the liquid (in the specific case of the sample water 2 or the indicator 3), R the radius, I the length and Δh the height difference of the line (in the specific case of the sample water line 18 or the indicator line 28) and dV / dt is the flow rate occurring in the line.
Tabelle 1 : Beispielhafte Berechnungen zur Abschätzung der auftretenden Fließraten in unterschiedlichen drucklosen Leitungen für unterschiedliche Flüssigkeiten.Table 1: Exemplary calculations to estimate the flow rates occurring in different non-pressurized lines for different liquids.
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Vorzugsweise soll der Verbrauch an Indikatorlösung so gering wie möglich gehalten werden, um die Nachfüllintervalle für den Indikator 3 und damit die wartungsfreie Betriebszeit der Titrationsvorrichtung 1 zu maximieren. Deshalb ist das Verhältnis von Indikatorflußrate in der Indikatorleitung 28 und Probewasserflußrate in der Probewasserleitung 18 vorzugsweise kleiner als 1 :10, weiter bevorzugt 1 :50, 1 :100 oder 1 :500. Besonders bevorzugt ist das Verhältnis kleiner als 1 :1000.Preferably, the consumption of indicator solution should be kept as low as possible in order to maximize the refill intervals for the indicator 3 and thus the maintenance-free operating time of the titration device 1. Therefore, the ratio of indicator flow rate in the indicator line 28 and sample water flow rate in the sample water line 18 is preferably less than 1:10, more preferably 1:50, 1: 100 or 1: 500. Most preferably, the ratio is less than 1: 1000.
In dieser Ausführungsform beträgt der Radius der Probewasserleitung 18 vorzugsweise etwa 0,25 mm bis etwa 1 mm, besonders bevorzugt 0,5 mm oder 0,75 mm, und der Radius der Indikatorleitung 28 zumindest bereichsweise vorzugsweise etwa 0,1 mm bis etwa 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,25 mm. Ein nahe zum Indikatorbehälter 20 angeordneter Bereich der Indikatorleitung 28 weist einen größeren Radius von vorzugsweise 0,75 mm auf. Beide Leitungsbereiche sind vorzugsweise durch ein Adapterstück 29 miteinander verbunden. Der Indikator 3 weist vorzugsweise eine in etwa um den Faktor 10 erhöhte Viskosität η gegenüber dem Probewasser 2 auf. Dadurch ergibt sich insbesondere ein Mischungsverhältnis von etwa 1 Teil Indikator auf 1000 Teile Probewasser.In this embodiment, the radius of the sample water conduit 18 is preferably about 0.25 mm to about 1 mm, more preferably 0.5 mm or 0.75 mm, and the radius of the indicator conduit 28 at least in regions preferably about 0.1 mm to about 0, 5 mm, more preferably 0.25 mm. A region of the indicator line 28 arranged close to the indicator container 20 has a larger radius of preferably 0.75 mm. Both line areas are preferably connected to each other by an adapter piece 29. The indicator 3 preferably has a viscosity increased by about a factor of 10 relative to the sample water 2. This results in particular in a mixing ratio of about 1 part indicator to 1000 parts of sample water.
Ein weiterer zu berücksichtigender Effekt in hinreichend dünnen Leitungen ist die auftretende Kapillarität, d.h. der kapillare Anstieg Δk in der Leitung, welcher sich durch die GleichungAnother effect to be considered in sufficiently thin conduits is the capillarity that occurs, i. the capillary slope Δk in the line, which is given by the equation
M = ^M = ^
Rpg berechnen läßt. Dabei ist p die Dichte und σ die spezifische Oberflächenspannung der Flüssigkeit (im konkreten Fall des Probewassers 2 oder des Indikators 3), R der Radius der Leitung (im konkreten Fall der Probewasserleitung 18 oder der Indikatorleitung 28), g die Erdbeschleunigungskonstante (9,81 kg m/s2) und Δk ist der in der Leitung auftretende kapillare Aufstieg. Für wässrige Lösungen und die in der Tabelle 1 verwendeten Leitungsradien R ergeben sich die in der Tabelle 2 zusammengestellten kapillaren Anstiege.Rpg calculates. Here, p is the density and σ the specific surface tension of the liquid (in the specific case of the sample water 2 or the indicator 3), R the Radius of the line (in the specific case of the sample water line 18 or the indicator line 28), g the acceleration due to gravity (9.81 kg m / s2) and Δk is the capillary rise occurring in the line. For aqueous solutions and the conductor radii R used in Table 1, the capillary increases listed in Table 2 result.
Tabelle 2: Beispielhafte Berechnungen zur Abschätzung der auftretenden kapillaren Anstiege in Leitungen mit unterschiedlichen Radien.Table 2: Exemplary calculations to estimate the occurring capillary rises in lines with different radii.
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In dieser Ausführungsform ist die Länge Indikatorleitung 28 vorzugsweise kleiner als 60 mm. Da der Radius der Indikatorleitung 28 besonders vorzugsweise 0,25 mm beträgt, ergibt sich insbesondere ein kapillarer Anstieg von etwa 60 mm. Sollte der Mischer 30 aufgrund einer Unterbrechung der Probewasserversorgung trocken fallen und mit Luft gefüllt sein, würde aufgrund des kapillaren Anstiegs vorteilhafterweise kein weiterer Indikator 3 in den Mischer 30 fließen.In this embodiment, the length of indicator line 28 is preferably less than 60 mm. Since the radius of the indicator line 28 is particularly preferably 0.25 mm, in particular, a capillary rise of about 60 mm results. Should the mixer 30 fall dry due to an interruption of the sample water supply and be filled with air, advantageously no further indicator 3 would flow into the mixer 30 due to the capillary rise.
Mit dem Probegemischauslaß 34 ist eine Reaktionswendel 38 über eine Probegemischleitung 37 verbunden. Die Reaktionswendel 38 ist eine spiralförmig gewundene Leitung. In dieser Ausführungsform sind die Probegemischleitung 37 sowie die Reaktionswendel 38 einstückig in Form eines Schlauches bzw. Rohres mit einem Innendurchmesser von vorzugsweise etwa 0,25 mm bis etwa 1 ,5 mm, besonders bevorzugt etwa 0,75 mm und insbesondere etwa 1 mm ausgebildet. Die Reaktionswendel 38 wird dabei durch einen vorzugsweise etwa 0,2 m bis etwa 1 m, besonders vorzugsweise einen etwa 0,3 m bis etwa 0,8 m und insbesondere eine etwa 0,5 m langen Bereich des Schlauches bzw. Rohres ausgebildet, der auf einen zylindrischen Kern von vorzugsweise etwa 5 mm bis etwa 100 mm, besonders vorzugsweise etwa 5 mm bis 50 mm, und insbesondere etwa 12 mm oder etwa 20 mm Durchmesser gewickelt wird, so daß vorzugsweise 3 bis 30, besonders vorzugsweise 5 bis 15, und insbesondere etwa 7 Windungen ausgebildet werden.A reaction coil 38 is connected to the sample mixture outlet 34 via a sample mixing line 37. The reaction coil 38 is a spiral wound line. In this embodiment, the sample mixture line 37 and the reaction coil 38 are integrally formed in the form of a tube having an inner diameter of preferably about 0.25 mm to about 1, 5 mm, more preferably about 0.75 mm and in particular about 1 mm. The reaction coil 38 is thereby formed by a preferably about 0.2 m to about 1 m, particularly preferably about 0.3 m to about 0.8 m and in particular an approximately 0.5 m long region of the tube or tube, the to a cylindrical core of preferably about 5 mm to about 100 mm, especially preferably about 5 mm to 50 mm, and in particular about 12 mm or about 20 mm in diameter is wound, so that preferably 3 to 30, particularly preferably 5 to 15, and in particular about 7 turns are formed.
Es versteht sich, daß der Schlauch bzw. das Rohr der Reaktionswendel 38 aus hinlänglich chemisch resistenten und fluiddichten Kunststoffen, wie beispielsweise Gummi, Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid oder Polycarbonat, bestehen kann. Alternativ kann die Reaktionswendel 38 aus einem Glas- oder Edelstahlrohr ausgebildet sein.It is understood that the tube or tube of the reaction coil 38 may consist of sufficiently chemically resistant and fluid-tight plastics, such as rubber, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride or polycarbonate. Alternatively, the reaction coil 38 may be formed of a glass or stainless steel tube.
Diese Ausführungsform umfaßt ferner eine Meßzelle 40, welche einen Probegemischeinlaß 41 , eine Meßkammer 42 und einen Ausfluß 43 aufweist. Der Probegemischeinlaß 41 ist mit der Probegemischleitung 37 verbunden. Der bevorzugte Aufbau der Meßzelle 40 ist in Fig. 3 dargestellt.This embodiment further comprises a measuring cell 40, which has a sample mixing inlet 41, a measuring chamber 42 and an outflow 43. The sample mixture inlet 41 is connected to the sample mixture line 37. The preferred construction of the measuring cell 40 is shown in FIG.
Im Bereich der Stirnseiten der Meßkammer 42 sind eine Lichtquelle 47 und eine Photozelle 48 angeordnet, so daß das Licht der Lichtquelle die Meßkammer 42 mit dem darin befindlichen Probegemisch 4 durchstrahlt und anschließend auf die Photozelle 48 trifft. Die von der Lichtquelle 47 ausgesandten Lichtstrahlen breiten sich vorzugsweise entlang der Richtung Mp durch die Meßkammer 42 aus. Abhängig von der Stärke der Extinktion und/oder Streuung der Lichtstrahlen durch das in der Meßkammer 42 befindliche Medium trifft eine mehr oder weniger große Lichtintensität auf die Photozelle 48, wodurch deren elektrische Eigenschaften verändert werden. Diese Änderung der elektrischen Eigenschaften wird durch die Auswerteelektronik 50 erfaßt und entsprechend ausgewertet.In the region of the end faces of the measuring chamber 42, a light source 47 and a photocell 48 are arranged so that the light of the light source irradiates the measuring chamber 42 with the sample mixture 4 therein and then strikes the photocell 48. The light beams emitted by the light source 47 preferably propagate through the measuring chamber 42 along the direction Mp. Depending on the intensity of the extinction and / or scattering of the light rays through the medium located in the measuring chamber 42, a more or less large light intensity impinges on the photocell 48, whereby its electrical properties are changed. This change in electrical properties is detected by the transmitter 50 and evaluated accordingly.
Der Ausfluß 43 ist schließlich mit einem Ablauf 60 verbunden. Zwischen dem Ausfluß 43 und dem Ablauf 60 bzw. parallel dazu kann eine Saugvorrichtung 62 geschaltet sein, die dem initialen Entlüften der Titrationsvorrichtung 1 dient.The effluent 43 is finally connected to a drain 60. Between the outflow 43 and the outlet 60 or parallel thereto, a suction device 62 can be connected, which serves for the initial venting of the titration device 1.
Figur 2 zeigt in einer Detailansicht eine bevorzugte Ausführungsform des Mischers 30. Der Mischer 30 weist einen mit der Probewasserleitung 18 verbindbaren Probewassereinlaß 31 , einen mit der Indikatorleitung 28 verbindbaren Indikatoreinlaß 32 und einen Probegemischauslaß 34 auf.FIG. 2 shows in a detail view a preferred embodiment of the mixer 30. The mixer 30 has a test water inlet 31 connectable to the sample water line 18, an indicator inlet 32 connectable to the indicator line 28, and a sample mixture outlet 34.
Der Probewassereinlaß 31 und der Probegemischauslaß 34 sind geradlinig miteinander durch eine Mischerleitung 33 verbunden, die sich entlang der Richtung Mw erstreckt. Der Einlaß 35 der Mischerleitung 33 ist mit dem Indikatoreinlaß 32 geradlinig entlang der Richtung Mj durch die Zumischleitung 36 verbunden. Die Richtungen Mw und Mj schließen einen Winkel α von etwa 45° bzw. π/4 ein. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Zurückdrängen des Indikators in die Zumischleitung 36 bedingt durch den Druck des Probewassers in Mischerleitung 33 verhindert werden.The sample water inlet 31 and the sample mixture outlet 34 are rectilinearly connected to each other by a mixer pipe 33 extending along the direction M w . The inlet 35 of the mixer line 33 is connected to the indicator inlet 32 in a straight line along the direction Mj through the admixing line 36. The directions M w and Mj include an angle α of about 45 ° and π / 4, respectively. As a result, it is advantageously possible to prevent the indicator from being forced back into the admixing line 36 due to the pressure of the sample water in the mixer line 33.
In dieser Ausführungsform sind sowohl die Leitungen 33 und 36 als auch der Probewassereinlaß 31 , der Indikatoreinlaß 32 und der Probegemischauslaß 34 monolithisch aus einem Materialblock gefertigt sein. Der Materialblock besteht in dieser Ausführungsform aus einem Polymer und ist daher vorteilhafterweise einfach zu bearbeiten, leicht und korrosionsbeständig. Der Mischer 30 hat einen Durchmesser bzw. eine Kantenlänge D|\/| von etwa 30 mm (abhängig davon, ob der Mischer zylindrisch oder quaderförmig ausgebildet ist) und eine Längserstreckung HM von etwa 25 bis etwa 35 mm. Die Mischerleitung 33 ist als Bohrung mit einem Durchmesser von etwa 1 ,0mm und die Zumischleitung 36 ist als Bohrung mit einem Durchmesser von etwa 0,5mm ausgebildet. Der Probewassereinlaß 31 , der Indikatoreinlaß 32 und der Probegemischauslaß 34 sind jeweils als 1/4" Gewinde UNF G28 oder als Gewinde 10-32 UNF ausgebildet. Alternativ können die Ein- und Auslässe aber auch als Stutzen, Klemm- oder Schraubverbindungen ausgebildet sein.In this embodiment, both the conduits 33 and 36 and the sample water inlet 31, the indicator inlet 32 and the sample mixture outlet 34 are monolithically made of a block of material. The block of material in this embodiment is made of a polymer and is therefore advantageously easy to work, light and corrosion resistant. The mixer 30 has a diameter or an edge length D | \ / | of about 30 mm (depending on whether the mixer is cylindrical or cuboid) and a longitudinal extent HM of about 25 to about 35 mm. The mixer line 33 is designed as a bore with a diameter of about 1, 0mm and the admixing line 36 is formed as a bore with a diameter of about 0.5 mm. The sample water inlet 31, the indicator inlet 32 and the sample mixture outlet 34 are each formed as 1/4 "threads UNF G28 or as threads 10-32 UNF Alternatively, the inlets and outlets can also be designed as nozzles, clamping or screw connections.
Figur 3 zeigt in einer Detailansicht eine bevorzugte Ausführungsform der MeßzelleFIG. 3 shows in a detail view a preferred embodiment of the measuring cell
40, welche einen Probegemischeinlaß 41 , eine Meßkammer 42 und einen Ausfluß 43 aufweist. Ein Einlaßbereich 44a der Meßkammer 42 ist über eine Leitung 44 mit dem Probegemischeinlaß 41 hydraulisch verbunden. Ein Auslaßbereich 45a der Meßkammer 42 ist über eine Leitung 45 mit dem Ausfluß 43 hydraulisch verbunden. Die Meßkammer erstreckt sich im wesentlichen geradlinig zwischen dem Einlaßbereich 44a und dem Auslaßbereich 45a entlang einer Richtung Mp. Dabei schließt die Richtung Mp mit der Lotrichtung Z einen Winkel ß ein, der von 90° bzw. π/2 verschieden ist. Vorzugsweise liegt ß in einem Bereich von etwa 10° bis etwa 80°, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 30° bis etwa 60° oder etwa 40° bis etwa 50° und besonders bevorzugt ist ß etwa 45° bzw. π/4.40, which has a sample mixing inlet 41, a measuring chamber 42 and an outflow 43. An inlet region 44a of the measuring chamber 42 is hydraulically connected via a line 44 to the sample mixture inlet 41. An outlet portion 45a of Measuring chamber 42 is hydraulically connected via a line 45 to the outlet 43. The measuring chamber extends substantially linearly between the inlet portion 44a and outlet portion 45a along a direction M p. In this case, the direction M p with the perpendicular direction Z includes an angle β which is different from 90 ° or π / 2. Preferably, β is in a range of about 10 ° to about 80 °, more preferably in a range of about 30 ° to about 60 °, or about 40 ° to about 50 °, and more preferably β is about 45 ° or π / 4.
Im Bereich der Stirnseite 45b der Meßkammer 42 ist eine Lichtquelle 47 und im Bereich der Stirnseite 44b der Meßkammer 42 ist eine Photozelle 48 angeordnet.In the region of the front side 45b of the measuring chamber 42 is a light source 47 and in the region of the end face 44b of the measuring chamber 42, a photocell 48 is arranged.
Das Licht der Lichtquelle 47 durchstrahlt die Meßkammer 42 und fällt durch einenThe light of the light source 47 radiates through the measuring chamber 42 and falls through a
Tubus 49 auf die Photozelle 48. Durch die Verwendung des Tubus 49 wird das auf die Photozelle 48 einfallende Streu- und Umgebungslicht minimiert. In derTubus 49 on the photocell 48. By using the tube 49, the incident on the photocell 48 scattering and ambient light is minimized. In the
Ausführungsform hat der Tubus 49 einen Durchmesser von etwa 2,5 mm und eine Länge von etwa 5 mm.Embodiment, the tube 49 has a diameter of about 2.5 mm and a length of about 5 mm.
Die Positionen von Lichtquelle 47 und Photozelle 48 mit Tubus 49 können auch vertauscht werden. Die Lichtquelle 47 und die Photozelle 48 sind derart angeordnet, daß sie vorzugsweise im wesentlichen entlang der Richtung Mp geradlinig miteinander verbindbar sind. Daß heißt, daß sich die Lichtstrahlen, die im folgenden auf die Photozelle 48 treffen, im wesentlichen entlang der Richtung Mp durch die Meßkammer 42 ausbreiten. Dabei entspricht die Richtung Mp insbesondere der Längserstreckung der Meßkammer 42. Dadurch ist die Wegstrecke des Lichtes durch das in der Meßkammer 42 befindliche Probegemisch 4 maximal, wodurch die Extinktionswirkung des Probegemisches 4 maximal und sonstige Randeffekte minimal werden. Abhängig von der Stärke der Extinktion und/oder Streuung der Lichtstrahlen durch das in der Meßkammer 42 befindliche Medium trifft eine mehr oder weniger große Lichtintensität auf die Photozelle 48, wodurch deren elektrische Eigenschaften meßbar verändert werden. Diese Messung und die Auswertung erfolgen durch die Auswerteelektronik 50 (siehe Fig.1 ). In dieser Ausführungsform ist die Meßkammer 42 zylindrisch ausgebildet und weist einen Durchmesser D^ von etwa 7,5 mm bis etwa 12 mm und eine Längserstreckung H^ entlang einer Richtung Mp zwischen dem Einlaßbereich 44a und dem Auslaßbereich 45a von etwa 35mm auf. Dabei sind die Meßkammer 42, sowie die Leitungen 44 und 45 durch Bohrungen monolithisch aus einem durchsichtigen zylindrischen Polymerblock mit einem Durchmesser Dz von etwa 40 mm und einer Länge Hz von etwa 50 mm bis etwa 55 mm gefertigt. Ferner sind der Probegemischeinlaß 41 als 1/4-ZoII Gewinde UNF G28 oder als Gewinde 10-32 UNF und der Ausfluß 43 als 3/8-ZoII Gewinde monolithisch in der Meßzelle 40 ausgebildet.The positions of light source 47 and photocell 48 with tube 49 can also be reversed. The light source 47 and the photocell 48 are arranged such that they are preferably connectable to each other substantially along the direction Mp straight. This means that the light rays, which in the following meet the photocell 48, propagate through the measuring chamber 42 substantially along the direction Mp. In this case, the direction Mp corresponds in particular to the longitudinal extent of the measuring chamber 42. As a result, the distance of the light through the sample mixture 4 located in the measuring chamber 42 is maximum, whereby the extinction effect of the sample mixture 4 maximum and other edge effects are minimal. Depending on the strength of the extinction and / or scattering of the light rays through the medium located in the measuring chamber 42, a more or less large light intensity impinges on the photocell 48, as a result of which its electrical properties are changed measurably. This measurement and the evaluation are carried out by the evaluation electronics 50 (see FIG. 1). In this embodiment, the measuring chamber 42 is cylindrical and has a diameter D ^ of about 7.5 mm to about 12 mm and a longitudinal extent H ^ along a direction Mp between the inlet portion 44a and the outlet portion 45a of about 35 mm. In this case, the measuring chamber 42, and the lines 44 and 45 are made by drilling monolithically from a transparent cylindrical polymer block having a diameter D z of about 40 mm and a length H z of about 50 mm to about 55 mm. Further, the sample mixture inlet 41 are formed as a 1/4 ZoII thread UNF G28 or thread 10-32 UNF and the outflow 43 as a 3/8 ZoII thread monolithic in the measuring cell 40.
Wie in Figur 4 gezeigt, kann die Meßkammer 42 alternativ quaderförmig in der Meßzelle 40 ausgebildet sein und eine Kantenlänge D^ von etwa 7,5 mm bis etwa 12 mm und eine Längserstreckung H^ entlang einer Richtung Mp zwischen dem Einlaßbereich 44a und dem Auslaßbereich 45a von etwa 35 mm auf. Dabei sind die Meßkammer 42, sowie die Leitungen 44 und 45 durch erodierende bzw. spanende Bearbeitung monolithisch aus einem durchsichtigen quaderförmigen Polymerblock mit einer kurzen Kantenlänge H2 von etwa 30 mm bis etwa 35 mm und einer Länge von etwa 50 mm gefertigt. Ferner umfaßt die Meßzelle 40 einen Anschluß für die Saugvorrichtung 62 (in Fig. 4 nicht gezeigt), um die Meßkammer 42 zur Inbetriebnahme der Titrationsvorrichtung 1 mittels der Saugvorrichtung zu entlüften.As shown in Fig. 4, the measuring chamber 42 may alternatively be formed in a cuboid in the measuring cell 40 and an edge length D ^ of about 7.5 mm to about 12 mm and a longitudinal extent H ^ along a direction Mp between the inlet portion 44a and the outlet portion 45a of about 35 mm. In this case, the measuring chamber 42, and the lines 44 and 45 are made by eroding or machining monolithic from a transparent block-shaped polymer block with a short edge length H 2 of about 30 mm to about 35 mm and a length of about 50 mm. Further, the measuring cell 40 includes a port for the suction device 62 (not shown in Fig. 4) to vent the measuring chamber 42 for starting up the titration device 1 by means of the suction device.
Der Probegemischeinlaß 41 ist als 1/4-ZoII Gewinde UNF G28 oder als Gewinde 10- 32 UNF und der Ausfluß 43 sowie der Anschluß 43b für die Saugvorrichtung 62 sind als 3/8-ZoII Gewinde monolithisch in der Meßzelle 40 ausgebildet.The sample mixture inlet 41 is formed as a 1/4 ZoII thread UNF G28 or thread 10-32 UNF and the outflow 43 and the terminal 43b for the suction device 62 are formed as a 3/8 ZoII threaded monolithic in the measuring cell 40.
Es versteht sich , daß die Lichtquelle 47 in verschiedener Weise im Bereich der Stirnseite 45b der Meßkammer 42 angeordnet bzw. befestigt sein kann. Wie in Figur 4 gezeigt kann die Lichtquelle 47 in einer Ausnehmung oder durchgängigen Öffnung bzw. Bohrung im Bereich der Stirnseite 45b aufgenommen sein. Im Fall, daß die Ausnehmung nicht durchgängig ist, durchstrahlt das von der Lichtquelle 47 ausgesandte Licht ebenfalls bereichsweise die Wandung der Meßkammer 42. Ist die Lichtquelle 47 in einer durchgängigen Öffnung der Stirnseite 45b angeordnet, so kann die Lichtquelle 47 zumindest bereichsweise in die Meßkammer 42 hineinragen und mit dem Probewasser in Kontakt kommen.It is understood that the light source 47 can be arranged or secured in various ways in the region of the end face 45b of the measuring chamber 42. As shown in FIG. 4, the light source 47 can be accommodated in a recess or continuous opening or bore in the area of the end face 45b. In the event that the recess is not continuous, that radiates from the light source 47th If the light source 47 is arranged in a continuous opening of the end face 45b, the light source 47 can at least partially protrude into the measuring chamber 42 and come into contact with the sample water.
Wie in Figur 3 gezeigt kann die Lichtquelle 47 in einer Lichtquellenaufnahme 47a angeordnet sein. Die Lichtquellenaufnahme 47a ist in der gezeigten Ausführungsform bevorzugt mit einem 1/2-ZoII Gewinde versehen, so daß die Lichtquellenaufnahme 47a in die Stirnseite 45b eingeschraubt werden kann. Vorteilhafterweise ist die Lichtquelle 47 in dieser Ausführungsform leicht auswechselbar.As shown in FIG. 3, the light source 47 may be arranged in a light source receptacle 47a. The light source receptacle 47a is preferably provided in the embodiment shown with a 1/2-ZoII thread, so that the light source receptacle 47a can be screwed into the end face 45b. Advantageously, the light source 47 is easily interchangeable in this embodiment.
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Lichtquellenaufnahme 47a. Die Lichtquellenaufnahme 47a umfaßt in dieser Ausführungsform einen Lichtleiter 47b. welcher bevorzugt aus Glas besteht. Der Lichtleiter ist bevorzugt zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist ein zylindrischer Glasstab 47b als bevorzugter Lichterleiter 47b mit einem Durchmesser von etwa 5 mm und einer Länge von etwa 23 mm in eine durchgängige Öffnung der Lichtquellenaufnahme 47a befestigt, insbesondere durch eine Klebung. Ein Ende des Glasstabes 47b ragt etwa 3 mm in die Meßkammer 42. An das entgegengesetzte Ende des Glasstabes 47b wird die Lichtquelle 47 befestigt. Die Befestigung kann vorzugsweise mittels eines Schlauchstückes oder Schrumpfschlauchstückes erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle 47 mit dem Glasstab 47b verklebt sein. Das von der Lichtquelle 47 ausgestrahlte Licht wird durch den Glasstab 47b in die Meßkammer gestrahlt. Vorteilhafterweise ist der Glasstab besonders chemisch inert und verschmutzungs- und verfärbungsresistent. Weiter vorteilhafterweise wird durch das Hineinragen des Lichtleiters 47b verhindert, daß Gasblasen, welche sich an der Stirnseite 45b ansammeln, den Lichtstrahl beeinflussen.FIG. 5 shows a preferred embodiment of the light source receptacle 47a. The light source receptacle 47a in this embodiment includes a light guide 47b. which preferably consists of glass. The light guide is preferably cylindrical or frusto-conical. In the preferred embodiment shown, a cylindrical glass rod 47b is attached as a preferred light guide 47b having a diameter of about 5 mm and a length of about 23 mm in a continuous opening of the light source receptacle 47a, in particular by gluing. One end of the glass rod 47b protrudes into the measuring chamber 42 by about 3 mm. The light source 47 is attached to the opposite end of the glass rod 47b. The attachment can preferably be done by means of a piece of tubing or shrink tubing. Alternatively or additionally, the light source 47 may be glued to the glass rod 47b. The light emitted from the light source 47 is irradiated by the glass rod 47b into the measuring chamber. Advantageously, the glass rod is particularly chemically inert and resistant to staining and discoloration. Further advantageously, the penetration of the light guide 47b prevents gas bubbles which accumulate on the end face 45b from influencing the light beam.
Es versteht sich, daß ein Lichtleiter ebenfalls in einer Ausführungsform der Titrationsvorrichtung gemäß Figur 4 unmittelbar an der Stirnseite 45b der Meßkammer 42 angeordnet bzw. befestigt werden kann, so daß die zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteil auch für diese Ausführungsform gelten.It is understood that a light guide also in one embodiment of the 4 can be arranged or attached directly to the end face 45b of the measuring chamber 42, so that the features and advantages described above also apply to this embodiment.
UNTERSUCHUNGSVERFAHRENINVESTIGATIONS
Beispielhaft wird die Funktion der Titrationsvorrichtung 1 aufgezeigt und zwar anhand der Bestimmung der Wasserhärte des Probewassers 2 auf einen vorbestimmbaren bzw. vorbestimmten Grenzwert hin.By way of example, the function of the titration device 1 is shown, namely on the basis of the determination of the water hardness of the sample water 2 to a pre-definable or predetermined limit.
Das zu untersuchende Wasser wird dabei kontinuierlich und drucklos aus der Zapfstelle 12 einer Rohrleitung dem Probeaufnahmebehälter 10 zugeführt. Im Falle eines vollständig gefüllten Probeaufnahmebehälters 10 fließt das überschüssige Probewasser 2 über den Überlauf 16 in den Ablauf 60. Bedingt durch die Schwerkraft fließt Probewasser 2 über den Probewasserauslaß 14 aus dem Probeaufnahmebehälters 10 und weiter in der Probewasserleitung 18 nach unten in den Mischer 30. Die Fließgeschwindigkeit und damit die Probewasserflußrate dV/dt sind durch die Wahl des Probewasserleitungsinnendurchmessers vorbestimmbar bzw. vorbestimmt.The water to be examined is fed continuously and without pressure from the tapping point 12 of a pipeline to the sample receptacle 10. In the case of a completely filled sample receiving container 10, the excess sample water 2 flows through the overflow 16 in the sequence 60. Due to gravity sample water 2 flows through the sample water outlet 14 from the sample receiving container 10 and further in the sample water pipe 18 down into the mixer 30. Die Flow rate and thus the Probewasserflußrate dV / dt are predetermined by the choice of the sample water pipe inner diameter.
Der Indikatorbehälter 20 enthält den flüssigen Indikator 3, der in verwendungsfähigem Zustand eine grüne Färbung aufweist. Durch Zufügen von Ca^+- oder Mg2+-Ionen, beispielsweise durch die in hartem Leitungswasser enthaltenen Salze, verfärbt sich der Indikator 3 rot. Durch die geeignete Zusammensetzung der Indikatorlösung bzw. ein geeignetes Mischungsverhältnis von Probewasser zu Indikatorlösung ist die Wasserhärte insbesondere im einem Bereich von 0,1° bis 20°dH (deutscher Härte) vorbestimmbar bzw. vorbestimmt, bei welcher eine Verfärbung des Indikators 3 stattfindet, d.h. bei welcher der Umschlagpunkt liegt. Der Indikator 3 fließt schwerkraftbedingt aus dem Indikatorauslaß 24 der Indikatorauslaßvorrichtung 22 und von dort weiter durch die Indikatorleitung 28 nach unten in den Mischer 30. Die Fließgeschwindigkeit und damit die Indikatorflußrate dV/dt sind durch die Wahl des Indikatorleitungsinnendurchmessers vorbestimmbar bzw. vorbestimmt.The indicator container 20 contains the liquid indicator 3, which has a green color in the usable state. By adding Ca ^ + or Mg2 + ions, for example by the salts contained in hard tap water, the indicator 3 turns red. By means of the suitable composition of the indicator solution or a suitable mixing ratio of sample water to indicator solution, the water hardness can be predefined or predetermined in particular in a range of 0.1 ° to 20 ° dH (German hardness) at which discoloration of the indicator 3 takes place, ie where the transfer point lies. The indicator 3 flows by gravity from the indicator outlet 24 of the Indikatorauslaßvorrichtung 22 and from there through the indicator line 28 down into the mixer 30. The flow rate and thus the Indikatorflußrate dV / dt are predetermined by the choice of the indicator line internal diameter.
Im Mischer 30 werden das Probewasser 2 und der Indikator 3 in einem durch die Wahl der entsprechenden Leitungsdurchmesser vorbestimmbaren bzw. vorbestimmten Verhältnis gemischt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Mischungsverhältnis 1 Teil Indikator 3 auf 500 Teile Probewasser 2. Die in Fig.2 gezeigt bevorzugte Ausführungsform verhindert dabei ein Zurückdrücken des Indikators 3 entgegen der Schwerkraft zurück in die Indikatorleitung 28.In the mixer 30, the sample water 2 and the indicator 3 are mixed in a predetermined by the choice of the appropriate line diameter or predetermined ratio. In a preferred embodiment, the mixing ratio is 1 part indicator 3 to 500 parts of sample water 2. The preferred embodiment shown in FIG. 2 prevents the indicator 3 from being pressed back against the indicator line 28 against gravity.
Ein Probegemisch 4, bestehend aus Probewasser 2 und Indikator 3, gelangt über den Probegemischauslaß 34 in eine als Reaktionswendel 38 ausgebildete Probegemischleitung 37. In der etwa 0,5m langen Reaktionswendel 38 entsteht durch den spiralförmigen Fließweg eine Turbulenz, so daß das Probegemisch 4 ausreichend gut durchmischt wird. Dadurch wird eine Anlagerung von Ca^+- und Mg2+-Ionen an die in dem Indikator 3 enthaltene Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) möglich, wodurch der Indikatorfarbstoff im Falle eines Überschusses an EDTA seine Farbe von nicht von grün nach rot wechselt. Somit ist durch die Farbe des Indikators 3 erkennbar, ob die Ca^+- und Mg2+-Ionen-Konzentration einen vorbestimmbaren bzw. vorbestimmten Grenzwert überschreitet.A sample mixture 4, consisting of sample water 2 and indicator 3, passes through the test mixture outlet 34 in a trained as a reaction coil 38 sample mixing line 37. In the about 0.5 m long reaction coil 38 is formed by the spiral flow path turbulence, so that the sample mixture 4 sufficiently well is mixed. As a result, an accumulation of Ca ^ + - and Mg2 + ions to the contained in the indicator 3 ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) possible, whereby the indicator dye in the case of an excess of EDTA changes its color from not from green to red. Thus, it is identifiable by the color of the indicator 3, if the Ca ^ + - and Mg2 + ion concentration exceeds a predeterminable or predetermined threshold.
Anschließend fließt das Probegemisch 4 durch den Probegemischeinlaß 41 in die Meßkammer 42 der Meßzelle 40. Dort strömt das Probegemisch 4 entlang der Richtung Mp von unten nach oben entlang der Längserstreckung der Meßkammer 42 durch diese hindurch zum Ausfluß 43 und danach in den Ablauf 60. Da sowohl die Fließrichtung des Probegemisches 4 als auch die Längserstreckung der Meßkammer 42 entlang der Richtung Mp verlaufen und Mp mit der Lotrechten Z einen Winkel von etwa 45° Grad einschließt, werden eventuell auftretende Gasblasen, die beispielweise aufgrund der Erwärmung und des Ausgasens des Probegemisches entstehen, an der Oberseite der Meßkammer 42 gesammelt, von wo sie in Richtung des Auslasses 43 aufsteigen. Somit ist ein weitestgehende Blasenfreiheit in der Meßkammer 42 gewährleistet.Thereafter, the sample mixture 4 flows through the sample mixture inlet 41 into the measuring chamber 42 of the measuring cell 40. There, the sample mixture 4 flows along the direction Mp from bottom to top along the longitudinal extent of the measuring chamber 42 through the latter to the outflow 43 and then into the outlet 60 both the flow direction of the sample mixture 4 and the longitudinal extent of the measuring chamber 42 along the direction Mp and Mp forms an angle of about 45 ° with the perpendicular Z, any gas bubbles occurring, for example, due to the heating and outgassing of the sample mixture, collected at the top of the measuring chamber 42, from where they rise in the direction of the outlet 43. Thus, a far-reaching Ensures freedom from bubbles in the measuring chamber 42.
An einer Stirnseite der Meßkammer 42 befindet sich eine Lichtquelle 47, welche ein rotes Licht liefert. Dies ist zweckmäßigerweise eine rote Leuchtdiode (LED). Da der Indikator einen Farbumschlag von grün nach rot aufweist, kann vorzugsweise auch eine Lichtquelle verwendet werden, die grünes Licht aussendet. An der gegenüberliegenden Stirnseite der Meßkammer 42 befindet sich eine Photozelle 48, welche das Licht registriert, das von der roten Lichtquelle 47 ausgesandt und durch die Meßkammer 42 transmittiert wurde. Je nach Farbe des Probegemisches 4, rot oder grün, erfolgt eine mehr oder weniger starke Extinktion des roten Lichtes der Lichtquelle 47. Die Photozelle 48 registriert demnach eine mehr oder weniger große auftreffende Lichtintensität, wodurch die zwischen zwei Kontakten der Photozelle 48 meßbare Spannung bzw. der von der Photozelle 48 erzeugte Strom entsprechend mehr oder weniger groß ist. Alternativ kann statt der roten bzw. grünen Lichtquelle 47 eine weiße Lichtquelle verwendet werden und ein roter bzw. grüner Farbfilter in dem Strahlenweg zwischen Lichtquelle 47 und Photozelle 48 angeordnet werden. Insbesondere kann die Photozelle 48 einen Farbfilter aufweisen.On a front side of the measuring chamber 42 is a light source 47, which provides a red light. This is suitably a red light emitting diode (LED). Since the indicator has a color change from green to red, it is also preferable to use a light source emitting green light. On the opposite end face of the measuring chamber 42 is a photocell 48, which registers the light emitted by the red light source 47 and transmitted through the measuring chamber 42. Depending on the color of the sample mixture 4, red or green, there is a more or less strong extinction of the red light of the light source 47. The photocell 48 registered accordingly a more or less large incident light intensity, whereby the measurable between two contacts of the photocell 48 voltage or the current generated by the photocell 48 is correspondingly more or less large. Alternatively, instead of the red or green light source 47, a white light source can be used and a red or green color filter can be arranged in the beam path between the light source 47 and the photocell 48. In particular, the photocell 48 may have a color filter.
Je nach verwendetem Indikator 3 können auch andere Farbumschläge auftreten (siehe auch die beispielhafte Zusammenstellung in Tabelle 3), wobei dann die Farbe der Lichtquelle 47 entsprechend zweckmäßig gewählt werden kann, so daß der registrierte Unterschied in der Lichtintensität bei einem Farbumschlag maximal ist. Depending on the indicator used 3, other color changes can occur (see also the example compilation in Table 3), in which case the color of the light source 47 can be selected appropriately appropriate, so that the registered difference in the light intensity in a color change is maximum.
Tabelle 3: Mögliche beispielhafte Farbumschläge bei Verwendung unterschiedlicher Indikatoren 3 und die dadurch registrierte Lichtintensität.Table 3: Possible exemplary color changes when using different indicators 3 and the light intensity registered thereby.
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Insbesondere wird der meßbare Spannungs- oder Stromunterschied maximal, wenn die Lichtquelle 47 ein farbiges Licht ausstrahlt, welches im wesentlichen der Farbe oder der Komplementärfarbe des flüssigen Indikators 3 entspricht. Diese meßbare Spannung bzw. der meßbare Strom wird durch die Auswerteelektronik 50 erfaßt und entsprechend ausgewertet. Die Auswerteelektronik 50 umfaßt ein Anzeigemittel, welches in Abhängigkeit von der an der Photozelle meßbaren Spannung bzw. dem meßbaren Strom und damit von der Probegemischfarbe anzeigt, ob ein vorbestimmbarer bzw. vorbestimmter Grenzwert der Ca^+- und/oder Mg2+-lonen- Konzentration überschritten ist.In particular, the measurable voltage or current difference becomes maximum when the light source 47 emits a colored light which substantially corresponds to the color or the complementary color of the liquid indicator 3. This measurable voltage or the measurable current is detected by the transmitter 50 and evaluated accordingly. The transmitter 50 comprises a display means which displays a function of the measurable at the photocell voltage and the measurable current, and thus from the sample mixture color, whether a predeterminable or predetermined threshold value of the Ca ^ + - and / or Mg2 + -lonen- concentration is exceeded.
Bei der ersten Inbetriebnahmne der Titrationsvorrichtung 1 müssen alle Leitungen entlüftet werden, da Luftblasen in den Leitungen zur Behinderung des Fluidflusses führen. Daher kann am Ausfluß 43 eine Saugvorrichtung angeschlossen werden, wie beispielsweise eine Saugpumpe oder ein Saugkolben.During the first commissioning of the titration device 1, all lines must be vented, as air bubbles in the lines to hinder fluid flow to lead. Therefore, at the outlet 43 a suction device can be connected, such as a suction pump or a suction piston.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Titrationsvorrichtung1 titration device
2 Probewasser2 sample water
3 Indikator3 indicator
4 Probegemisch4 trial mix
10 Probeaufnahmebehälter10 sample receptacles
12 Zapfstelle12 tap
14 Probewasserauslaß14 sample water outlet
16 Überlauf16 overflow
18 Probewasserleitung18 sample water pipe
19 Probewassermangelerkennungsvorrichtung19 sample water deficiency detection device
20 Indikatorbehälter20 indicator containers
22 Indikatorauslaßvorrichtung22 indicator outlet device
24 Indikatorauslaß24 indicator outlet
26 Indikatormangelerkennungsvorrichtung26 indicator deficiency detection device
28 Indikatorleitung28 Indicator line
29 Adapterstück29 adapter piece
30 Mischer30 mixers
31 Probewassereinlaß31 sample water inlet
32 Indikatoreinlaß32 indicator inlet
33 Mischerleitung33 mixer pipe
34 Probegemischauslaß34 sample mixture outlet
35 Einlaß35 inlet
36 Zumischleitung36 admixing line
37 Probegemischleitung 38 Reaktionswendel37 sample mixture line 38 reaction coil
40 Meßzelle40 measuring cell
41 Probegemischeinlaß41 sample mix inlet
42 Meßkammer42 measuring chamber
43 Ausfluß43 outflow
43b Anschluß für die Saugvorrichtung 6243b connection for the suction device 62
44 Leitung44 line
44a Einlaßbereich44a inlet area
44b Stirnseite44b front side
45 Leitung45 line
45a Auslaßbereich45a outlet area
45b Stirnseite45b front side
47 Lichtquelle47 light source
47a Lichtquellenaufnahme47a light source recording
47b Lichtleiter47b light guide
48 Photozelle48 photocell
49 Tubus der Photozelle49 tube of the photocell
50 Auswerteelektronik50 transmitter
60 Ablauf60 process
62 Saugvorrichtung62 suction device
Mj Erstreckungsrichtung der IndikatorleitungMj extension direction of the indicator line
Mp Erstreckungsrichtung der MeßkammerMp extension direction of the measuring chamber
Mw Erstreckungsrichtung der MischerleitungM w direction of extension of the mixer line
Z Lotrichtung Z vertical direction

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (1 ) zur kontinuierlichen Titration, insbesondere zur Bestimmung der Wasserhärte, eines Probewassers (2), umfassend:1. Apparatus (1) for continuous titration, in particular for determining the water hardness, of a sample water (2), comprising:
- einen Probeaufnahmebehälter (10) zur Aufnahme des Probewassers (2), umfassend - einen Probewasserauslaß (14);- A sample receptacle (10) for receiving the sample water (2), comprising - a sample water outlet (14);
- einen Indikatorbehälter (20) zur Aufnahme eines flüssigen Indikators (3), umfassend- An indicator container (20) for receiving a liquid indicator (3), comprising
- einen Indikatorauslaß (24);- an indicator outlet (24);
- einen Mischer (30), umfassend - einen Probewassereinlaß (31 ), der durch eine Probewasserleitunga mixer (30) comprising - a sample water inlet (31) passing through a sample water line
(18) mit dem Probewasserauslaß (14) des Probeaufnahmebehälters (10) verbunden ist;(18) is connected to the sample water outlet (14) of the sample receptacle (10);
- einen Indikatoreiniaß (32), der durch eine Indikatorleitung (28) mit dem Indikatorauslaß (24) des Indikatorbehälters (20) verbunden ist undan indicator inlet (32) connected by an indicator line (28) to the indicator outlet (24) of the indicator container (20) and
- einen Probegemischauslaß (34), wobei der Probewassereinlaß (31 ), der Indikatoreinlaß (32) und der Probegemischauslaß (34) miteinander hydraulisch verbunden sind;- a sample mixing outlet (34), wherein the sample water inlet (31), the indicator inlet (32) and the sample mixture outlet (34) are hydraulically connected to each other;
- eine Meßzelle (40), umfassend - einen Probegemischeinlaß (41 ), der durch eine Probegemischleitung- A measuring cell (40), comprising - a sample mixture inlet (41) passing through a sample mixing line
(37) mit dem Probegemischauslaß (34) des Mischers (30) verbunden ist,(37) is connected to the sample mixture outlet (34) of the mixer (30),
- eine Lichtquelle (47), eine Photozelle (48),a light source (47), a photocell (48),
- eine Meßkammer (42), weiter umfassend - einen Einlaßbereich (44a) und- A measuring chamber (42), further comprising - an inlet region (44 a) and
- einen Auslaßbereich (45a), wobei der Einlaßbereich (44a) und der Auslaßbereich (45a) so in der Meßkammer (42) angeordnet sind, daß der photometrische Meßbereich zwischen der Lichtquelle (47) und der Photozelle (48) blasenfrei ist. - An outlet region (45a), wherein the inlet region (44a) and the outlet region (45a) are arranged in the measuring chamber (42), that the photometric measuring range between the light source (47) and the photocell (48) is free of bubbles.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Meßkammer (42) sich im wesentlichen entlang einer Richtung Mp erstreckend in der Meßzelle angeordnet ist und die Richtung Mp und die Lotrichtung Z einen Winkel ß größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad einschließen.2. Device according to claim 1, wherein the measuring chamber (42) is arranged extending substantially along a direction Mp extending in the measuring cell and the direction Mp and the perpendicular direction Z include an angle ß greater than 0 degrees and less than 90 degrees.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Probegemischleitung (37) zumindest bereichsweise als Reaktionswendel (38) ausgebildet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the sample mixture line (37) is formed at least partially as a reaction coil (38).
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Meßkammer (42) zylindrisch ausgebildet ist, so daß die Zylinderachse die Richtung Mp festlegt.4. Device according to one of the preceding claims, wherein the measuring chamber (42) is cylindrical, so that the cylinder axis defines the direction Mp.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die geradlinige Verbindung der Lichtquelle (47) mit der Photozelle (48) im wesentlichen mit der Richtung Mp zusammenfällt.5. Device according to one of the preceding claims, wherein the rectilinear connection of the light source (47) with the photocell (48) coincides substantially with the direction Mp.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle (47) und der Photozelle (48) zumindest ein Farbfilter angeordnet ist.6. Device according to one of the preceding claims, wherein in the beam path between the light source (47) and the photocell (48) at least one color filter is arranged.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtquelle (47) farbiges Licht ausstrahlt.7. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the light source (47) emits colored light.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (47) eine Leuchtdiode ist.8. Device according to one of the preceding claims, wherein the light source (47) is a light emitting diode.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Radius der9. Device according to one of the preceding claims, wherein the radius of
Indikatorleitung (28) kleiner als der Radius der Probewasserleitung (18) ist, so daß das Verhältnis von Indikatorflußrate in der Indikatorleitung (28) zurIndicator line (28) is smaller than the radius of the sample water line (18), so that the ratio of indicator flow rate in the indicator line (28) to
Probewasserflußrate in der Probewasserleitung (18) kleiner als 1 :10 beträgt. Sample water flow rate in the sample water line (18) is less than 1:10.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Probewassereinlaß (31 ) und der Probegemischauslaß (34) des Mischers (30) miteinander im wesentlichen geradlinig entlang einer Richtung Mw durch eine Mischerleitung (33) verbunden sind.10. Device according to one of the preceding claims, wherein the sample water inlet (31) and the Probegemischauslaß (34) of the mixer (30) are connected to one another substantially rectilinearly along a direction M w through a mixer line (33).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Mischerleitung (33) einen Einlaß (35) aufweist, wobei der Einlaß (35) und der Indikatoreinlaß (32) im wesentlichen geradlinig entlang einer Richtung Mj durch eine Zumischleitung (36) verbunden sind.The apparatus of claim 10, wherein said mixer conduit (33) has an inlet (35), said inlet (35) and said indicator inlet (32) being connected substantially rectilinearly along a direction Mj by an admixing conduit (36).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die Richtung Mw und die Richtung Mj einen Winkel α größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad einschließen.12. The apparatus of claim 11, wherein the direction M w and the direction Mj include an angle α greater than 0 degrees and less than 90 degrees.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Summe der Leitungslängen der Zumischleitung (36) und der Indikatorleitung (28) kleiner ist als der kapillare Anstieg in diesen Leitungen.13. Device according to one of claims 11 or 12, wherein the sum of the line lengths of the admixing line (36) and the indicator line (28) is smaller than the capillary rise in these lines.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Probeaufnahmebehälter (10) oder die Probewasserleitung (18) eine Probewassermangelerkennungsvorrichtung (19) aufweisen.14. Device according to one of the preceding claims, wherein the sample receptacle (10) or the sample water line (18) have a sample water defect detection device (19).
15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Indikatorbehälter (20) oder die Indikatorleitung (28) eine Indikatormangelerkennungsvorrichtung (26) aufweisen.15. Device according to one of the preceding claims, wherein the indicator container (20) or the indicator line (28) have an indicator lack recognition device (26).
16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Indikatorbehälter (20) eine Indikatorauslaßvorrichtung (22) aufweist, um den anliegenden Druck am Indikatorauslaß (24) unabhängig vom Füllstand des Indikators (3) konstant zu halten.16. Device according to one of the preceding claims, wherein the indicator container (20) has a Indikatorauslaßvorrichtung (22) to keep the applied pressure at the Indikatorauslaß (24) regardless of the level of the indicator (3) constant.
17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle (47) und der Photozelle (48) ein Lichtleiter (47b) angeordnet ist, welcher in die Meßkammer (42) hineinragt. 17. Device according to one of the preceding claims, wherein in the beam path between the light source (47) and the photocell (48) a light guide (47 b) is arranged, which projects into the measuring chamber (42).
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