Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung

Abstract

 Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtungen dienen der Förderung von Flüssigkeitsproben, beispielsweise der Förderung einer Flüssigkeitsprobe aus einem Abwasser in einer Kläranlage, um den Klärprozess zu überwachen. Bekannte Fördervorrichtungen fördern kontinuierlich mit relativ langsamer Geschwindigkeit. In der Förderleitung können sich Beläge anlagern, die die Förderung behindern und mit der Flüssigkeitsprobe reagieren können. Die Fördervorrichtung muss daher häufig gereinigt werden. Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, die Handhabung und Wartung einer Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Förderpumpe (16) impulsartig fördert und die Förderpumpe (16) und die Förderleitung (18) derart ausgelegt sind, dass das Ausdehnungsvolumen der Förderleitung (18) während des Förderpulses maximal 50 % des Pulsvolumens beträgt. Hierdurch wird die Förderleitung gereinigt und ablagerungsfrei gehalten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung mit einer Förderpumpe und einer Förderleitung.

[0002] Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtungen bestehen aus einer Förderpumpe und einer Förderleitung, und werden beispielsweise in der Online-Analytik, der Probennahme, der Probensammlung und zur Probenförderung einer Flüssigkeitsprobe aus Abwasser zu einem entfernt vom Probenentnahmeort angeordneten Analysegerät eingesetzt. Derartige Anordnungen werden beispielsweise in Kläranlagen zur Überwachung des Abwassers bzw. des Klärungsprozesses verwendet. Obwohl die Flüssigkeitsproben in Kläranlagen in der Regel bereits nahezu vollständig von Feststoffen befreit sind, enthalten Sie noch Nährstoffe. Die Nährstoffe ermöglichen Bakterienwachstum. Hierdurch kann sich in der Förderleitung, in der die Flüssigkeitsprobe kontinuierlich gefördert wird, ein bakterieller Belag bilden, in dem sich auch noch weitere gelöste Bestandteile, z. B. Eisendreichlorid und Fette, einlagern und verfestigen können, was im Extremfall zu einer vollständigen Verstopfung der Förderleitung führen kann. Ferner kann die bakterielle Beschichtung die durch die Förderleitung fließende Probe verändern, beispielsweise durch Ammoniumabbau durch Nitrifikation, so dass die anschließend in dem Analysengerät vorgenommenen Bestimmungen von Abwasserparametern fehlerhaft ausfallen. Um dies zu vermeiden, ist eine häufige Reinigung und Wartung der Förderleitung erforderlich.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung zu schaffen, bei der die Förderleitung weniger Wartung und Reinigung erfordert.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0005] Bei der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung fördert die Förderpumpe impulsartig und sind die Förderleitung und die Förderpumpe derart ausgelegt, dass das Ausdehnungsvolumen der Förderleitung während des Förderpulses maximal 50 % des Pulsvolumens beträgt. Die Förderpumpe fördert die Flüssigkeitsprobe also nicht mehr kontinuierlich, sondern im wesentlichen impulsartig. Hierdurch wird die Flüssigkeitsprobe während des Impulses auf eine relativ hohe Fließgeschwindigkeit beschleunigt, so dass die Flüssigkeit Beläge von der Förderleitungs-Innenwand ablöst und mitreißt. Durch eine entsprechende Auslegung der Förderpumpe und der Förderleitung wird sichergestellt, dass während des Förderpulses die Flüssigkeit in der Förderleitung Geschwindigkeiten von 0,5 m/s bis 4 m/s erreicht. Die auf diese Weise eingebrachte kinetische Energie wird zu großen Teilen in Verwirbelungen und Reibung in der der Förderleitungsinnenseite angrenzenden Grenzschicht umgesetzt, wodurch der Belag im Zustand seiner Entstehung bereits zuverlässig entfernt wird. Eine Reinigung und Wartung der Förderleitung und ggf. der Förderpumpe ist nicht mehr erforderlich.

[0006] Das Ausdehnungsvolumen der Förderleitung beträgt während des Förderpulses maximal 50 % des Pulsvolumens, d. h., das Volumen, um das sich die Förderleitung während des Förderpulses vergrößert, beträgt maximal 50 % des gesamten Volumens des mit dem Impuls beförderten Flüssigkeits-Volumens. Je weniger sich die Förderleitung während des Förderpulses erweitert, d. h. vergrößert, um so weniger wird der Förderpuls abgeflacht, bzw., um so höher bleibt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Förderleitung während des Förderpulses über die gesamte Länge der Förderleitung erhalten. Je höher die Geschwindigkeit der Flüssigkeit während des Förderpulses ist, desto größer ist daher die Reinigungswirkung.

[0007] Vorzugsweise ist die Förderpumpe derart ausgelegt, dass das Verhältnis von Pulsdruck und Förderleitungslänge mindestens 0,5 bar/m beträgt, wobei der Pulsdruck der Maximaldruck während des Förderpulses ist. Je länger die Förderleitung ist, desto größer muss der Druck sein, mit dem der Förderpuls in die Förderleitung eingeleitet wird. Bei einem Verhältnis von mindestens 0,5 bar/m ist sichergestellt, dass über die gesamte Länge der Förderleitung, also auch an Ihrem pumpenabgewandten Ende, eine hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung während des Förderpulses vorliegt.

[0008] Vorzugsweise ist die Förderpumpe in einem Abwasser-Tauchbehälter angeordnet, der der Probenentnahme und ggf. der Probenvorbereitung dient, und von dem aus Flüssigkeitsproben durch die Förderleitung zu einem Analysegerät gepumpt werden, das beispielsweise am Beckenrand eines Abwasserbeckens steht. Die Förderpumpe kann als Membranpumpe ausgebildet sein, die in Bezug auf die Förderleitung als Druckpumpe arbeitet. Die Membranpumpe saugt eine Flüssigkeitsprobe an und drückt diese anschließend impulsartig in die Förderleitung.

[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Förderpumpe und die Förderleitung derart ausgelegt, dass das Ausdehnungsvolumen der Förderleitung während des Förderpulses maximal 30 %, und insbesondere maximal 10 % des Pulsvolumens beträgt. Hierdurch wird gewährleistet, dass nur ein relativ kleiner Teil des Förderpulses durch die Ausdehnung der Förderleitung während des Förderpulses abgeflacht wird. Dies wiederum ermöglicht den Einsatz einer relativ kleinen Förderpumpe und stellt einen relativ niedrigen Energiebedarf für die Förderung sicher.

[0010] Vorzugsweise ist die Pulsdauer des Förderpulses kürzer als 100 ms. Mit der Pulsdauer ist die Dauer des gesamten Förderpulses gemeint, d. h. vom Einsetzen der Förderbewegung bis zum Ende der Förderbewegung der Pumpe.

[0011] Grundsätzlich können die Förderpulse einer kontinuierlichen Förderung der Flüssigkeit überlagert sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Förderpumpe zwischen den Förderpulsen nicht fördert, d. h. die Förderung der Flüssigkeitsproben ausschließlich während der Förderpulse erfolgt. Auf diese Weise wird eine größtmögliche Druckdifferenz und damit Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Impuls und Nicht-Impuls realisiert. Hierdurch wiederum wird eine größtmögliche Reinigungswirkung sichergestellt.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die Förderleitung jedenfalls innenseitig aus einem Material niedriger Oberflächenenergie. Bei einem derartigen Material sind die Haftkräfte von Bakterien und anderen Anlagerungen relativ gering, so dass sichergestellt ist, dass Anlagerungen während und durch den Förderpuls gelöst und mitgerissen werden.

[0013] Die Förderleitung kann aus einem oberflächenglatten Fluorpolymer bestehen, beispielsweise aus FEP.

[0014] Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0015] Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung.

[0016] In der Figur ist eine Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung 10 dargestellt, die der Entnahme einer Flüssigkeitsprobe aus einem Abwasser 12 enthaltenden Abwasserbecken 14 dient. Die Fördervorrichtung 10 wird im wesentlichen gebildet von einer Förderpumpe 16 und einer Förderleitung 18. Die Förderpumpe 16 ist eine in Bezug auf die Förderleitung 18 als Druckpumpe betriebene Membranpumpe und ist in einem flüssigkeitsdichten Tauchbehälter 20 angeordnet. Der Förderpumpe 16 sind ein Einlassventil 22 und ein Auslassventil 24 in Fließrichtung vor bzw. hinter der Förderpumpe 16 zugeordnet. Die Förderpumpe 16 saugt durch eine Filtermembran 26 Flüssigkeit gefiltert aus dem Abwasser 12 ab und pumpt dieses anschließend durch die Förderleitung 18 zu einem außerhalb des Abwasserbeckens 14 angeordneten Analysegerät 28.

[0017] Die Förderleitung 18 hat eine Länge von 10 m und einen Innendurchmesser von ca. 1,0 mm. Die Wand der Förderleitung 18 besteht aus FEP, dessen Oberfläche innenseitig glatt ausgebildet ist. FEP ist ein Fluorpolymer niedriger Oberflächenenergie, so dass Beläge mit relativ geringer Haftkraft anhaften.

[0018] Die Förderpumpe 16 fördert die Flüssigkeit ausschließlich impulsartig. Der Druck eines Förderpulses beträgt mindestens 5,0 bar. Die Pulsdauer beträgt weniger als 100 ms. Die Förderfrequenz beträgt 1,0 Hz. Zwischen den Förderpulsen wird keine Flüssigkeitsförderung vollzogen.

[0019] Die Förderleitung 18 ist so druckstarr, dass ihr Ausdehnungsvolumen während eines Förderpulses bei maximal 15 % liegt.

[0020] Mit der beschriebenen Abstimmung ergeben sich während eines Förderpulses Geschwindigkeiten der Flüssigkeit in der Förderleitung 18 von ca. 1,0 m/s. Die hierdurch eingebrachte kinetische Energie wird zu einem großen Teil in Verwirbelungen und Reibung an der Grenzschicht zwischen der Flüssigkeit und der Innenseite der Förderleitung 18 umgesetzt. Hierdurch werden Beläge und Anlagerungen zuverlässig entfernt.

[0021] Durch die in relativ kurzen zeitlichen Abständen eingeleiteten Förderpulse, haben Beläge praktisch keine Zeit, sich festzusetzen. Sobald eine Anlagerung größer wird, bietet sie so viel Angriffsfläche, dass sie zuverlässig durch einen Förderpuls von der Förderleitungs-Innenwand abgebrochen und von der Flüssigkeit weg getragen wird.

Ansprüche

1. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) mit einer Förderpumpe (16) und einer Förderleitung (18),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Förderpumpe (16) impulsartig fördert, und
dass die Förderpumpe (16) und die Förderleitung (18) derart ausgelegt sind, dass das Ausdehnungsvolumen der Förderleitung (18) während des Förderpulses maximal 50 % des Pulsvolumens beträgt.

2. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (16) derart ausgelegt ist, dass das Verhältnis von Pulsdruck und Förderleitungslänge mindestens 0,5 bar/m beträgt.

3. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (16) in einem Abwasser-Tauchbehälter (20) angeordnet ist.

4. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (16) und die Förderleitung (18) derart ausgelegt sind, dass das Ausdehnungsvolumen der Förderleitung (18) während des Förderpulses maximal 30 % und insbesondere maximal 10 % des Pulsvolumens beträgt.

5. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer des Förderpulses weniger als 100 ms beträgt.

6. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (16) zwischen den Förderpulsen nicht fördert.

7. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (16) eine als Druckpumpe betriebene Membranpumpe ist.

8. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (18) innenseitig aus einem Material niedriger Oberflächenenergie besteht.

9. Flüssigkeitsproben-Fördervorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (18) aus einem oberflächenglatten Fluorpolymer besteht.

Zeichnung