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WO2003096027A1 - Vorrichtung zur analyse einer messprobe und zur bereitstellung von entsprechenden analysedaten - Google Patents

Vorrichtung zur analyse einer messprobe und zur bereitstellung von entsprechenden analysedaten Download PDF

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Publication number
WO2003096027A1
WO2003096027A1 PCT/EP2003/004734 EP0304734W WO03096027A1 WO 2003096027 A1 WO2003096027 A1 WO 2003096027A1 EP 0304734 W EP0304734 W EP 0304734W WO 03096027 A1 WO03096027 A1 WO 03096027A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
modules
sample
measuring
reagent
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/004734
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Babel
Dirk STEINMÜLLER
Original Assignee
Endress + Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress + Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress + Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg
Priority to US10/513,469 priority Critical patent/US20050214165A1/en
Priority to EP03749869A priority patent/EP1509774A1/de
Priority to AU2003232726A priority patent/AU2003232726A1/en
Publication of WO2003096027A1 publication Critical patent/WO2003096027A1/de

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G—PHYSICS
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    • G01N31/16—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using titration
    • G01N31/162—Determining the equivalent point by means of a discontinuity
    • G01N31/164—Determining the equivalent point by means of a discontinuity by electrical or electrochemical means
    • G—PHYSICS
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    • G01N2035/00326—Analysers with modular structure
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    • G01N33/18—Water
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    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
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    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1004—Cleaning sample transfer devices

Definitions

  • the invention relates to a device for analyzing a measurement sample and for providing corresponding analysis data.
  • On-line analyzers are offered and sold by the applicant under the name 'STAMOLYS'.
  • the analyzers are used e.g. in the monitoring and optimization of the cleaning performance of a sewage treatment plant, in the monitoring of aeration tanks and the sewage plant outlet or in the regulation of the filler dosage. For example, the content of a measurement sample of ammonium, phosphate or nitrate is measured and monitored. The analysis of a test sample is carried out using known measurement methods, which are not discussed in more detail here.
  • On-line analyzers preferably continuously capture daily trend lines. On the one hand, these reliably provide the desired information regarding the continuous operation of the Anaige; on the other hand, information is provided regarding any changes in process engineering that may be required. The analysis data can therefore lead to quite considerable savings in operating resources and operating costs.
  • the workflow in an on-line analyzer with a colorimetric measuring device is roughly the following:
  • the permeate - ie the prepared measurement sample - is filled into a mixing container by means of a pump.
  • a corresponding reagent is added to the measurement sample in a defined mixing ratio via a reagent pump.
  • the reagent reacts with the test sample, causing the test sample to discolour in a characteristic manner.
  • a measurement of the absorbance or the absorption of radiation as it passes through the fully reacted measurement sample is determined using a photometer or a spectrometer.
  • the extinction or the absorption provides information about the content of a chemical element or a chemical compound in the measurement sample.
  • the temperature of the photometer is preferably thermostatically controlled in the STAMOLYS. This ensures that the intended reaction between the permeate and the reagent can be carried out reproducibly and within a short time.
  • On-line analyzers must always be tailored to the respective application.
  • a wide variety of pump systems and measuring devices are used.
  • an on-line analyzer is usually designed for a certain number of measuring points, from which the measuring samples are taken in a chronological order. Consequently, the control / evaluation unit, the so-called electronics part, must also be matched to the pump and measuring systems used in each case. This results in a very large variety of differently structured analyzers. From the manufacturing point of view, the structure of the known analyzers is very complex and inflexible.
  • the object of the invention is to propose an inexpensive and highly flexible on-line analyzer.
  • a device which consists of the following interchangeable modules: at least one functional module which is designed in such a way that it provides measurement signals which represent at least one physical or chemical process variable; at least one pump module, which is designed in such a way that it delivers a predeterminable sample quantity and / or a predeterminable quantity of at least one reagent or a predeterminable quantity of a cleaning agent into the functional module depending on the function module used in each case; an electronic module which controls the working cycles of the pump module and / or the function module used in each case, which evaluates the measurement signals supplied by the function module and which provides the corresponding analysis data for the measurement sample.
  • the most varied of analyzers can be implemented with a minimal number of different modules.
  • the electronics module itself also preferably has a modular structure. It is essentially divided into three components: - a transmitter module for the different measuring methods (here a distinction is made, for example, between a module for a colorimetric measuring method, a module for a spectrometric measuring method and a module for an ion-selective measuring method);
  • a processor module which takes over signal processing depending on the respective application
  • a peripheral module which e.g. Controls valves.
  • the aim of the modular structure of the control / evaluation electronics is to reduce the variety of components.
  • the modular structure of the electronics is characterized by a high degree of flexibility in the display of measurement data and in the connection to the customer side.
  • the modules of the electronic part can preferably be plugged onto a carrier unit and contacted at the same time. Similarly, the function, pump modules, etc. are easily and quickly attached to a carrier unit via a plug-in mechanism.
  • the function module is, for example, an ion-selective measuring device or a colorimetric measuring device. Either a photometer or a spectrometer can be used as the colorimetric measuring device. The content of ammonium, nitrate or ortophosphate in a test sample is determined, for example, by means of colorimetric measuring devices.
  • a device for processing the measurement sample is integrated in the function module. This results in a compact design.
  • a mixer module is provided in which the measurement sample and the at least one reagent are mixed with one another in a predeterminable ratio.
  • the device proposes a display module on which, among other things, the analysis data or the calibration data are displayed.
  • the electronics module is preferably designed such that it can be used for different display and / or input modules. This in turn leads to a rationalization with regard to the variety of components in analyzers.
  • display of measurement data different display sizes and color representations can be realized by simply exchanging the front display module.
  • Corresponding modules possible to specifically change the number of sample streams to be measured, the type of measured value transmission and the energy supply and to adapt them to customer requirements.
  • At least one of the following modules is also provided:
  • a measuring point switchover module for taking a measuring sample from at least two different measuring points
  • a cooling module for cooling the reagent and / or the measurement sample
  • the modules are interchangeably mounted on a carrier unit.
  • the different modules are preferably installed in the appropriate places.
  • the different modules of a category (function modules, pump modules, etc.) are designed approximately the same in terms of their dimensions and in terms of their type of fastening.
  • the carrier unit is preferably arranged in a housing. If the analyzer is set up in a protected location, a cost-effective variant of the device according to the invention proposes that the carrier unit be mounted on a frame.
  • the frame or the carrier unit is also preferably designed to be fold-out.
  • At least one receptacle is provided in which the at least one reagent is stored.
  • the receptacles for the reagents or the cleaning agents are arranged in a receptacle unit.
  • the receiving unit is designed as a collecting trough.
  • the electronics module and the other modules of the analyzer are arranged separately from one another in a housing or on a frame. This allows the wet and dry parts to be separated from one another in a targeted manner. In particular, it should be prevented that overflowing or leaking liquid comes into contact with the electronic part.
  • the electronics module is preferably arranged in the upper region of the housing or the frame.
  • the electronic / electrical components in the functional area 'analysis modules' are separated from the non-electrical or non-electronic components by at least one partition.
  • an outlet via which a fully reacted measurement sample and / or a cleaning agent for cleaning the pump, function and mixer modules is derived.
  • the outlet is located on a side wall of the housing and that the fully reacted measurement sample and / or the used cleaning agent are / are conducted to the outlet via a connecting line.
  • an outlet pipe is provided, which is arranged in the lower region of the housing. In order to ensure that the fully reacted measurement sample or the cleaning agent is reliably discharged, the cross section of the outlet pipe is many times larger than the cross section of the outlet opening of the functional module.
  • a favorable embodiment of the device according to the invention provides that several of the modular measuring devices are arranged spatially adjacent to one another. Furthermore, a common electronics module is provided, via which the individual measuring devices are controlled and which provides the analysis data of the individual measuring devices.
  • FIG. 3 shows a plan view of an embodiment of the analyzer according to the invention which is suitable for colorimetric measurements
  • FIG. 6b a side view of the foldable embodiment of the analyzer according to the invention shown in FIG. 6a in the opened state
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the analyzer 1 according to the invention in plan view.
  • FIG. 2 shows the analyzer 1 shown in FIG. 1 in cross section.
  • the analyzer 1 according to the invention has a clear division according to the following functional areas:
  • FIG. 2 there is a clear division between the wet part 13 and the dry part 12 in the functional area 3 of the analysis modules.
  • Electronic or electrical components and mechanical components of the analysis modules 8, 9, 10, 16 are through an intermediate wall 40 separated from each other.
  • the functional area 2 is configured analogously.
  • FIGS. 6a and 6b This embodiment can also be seen clearly in FIGS. 6a and 6b.
  • the electrical / electronic components are also very easily accessible by folding out the carrier unit 33.
  • the essential components of the analyzer 1 according to the invention are - as already described at the previous point - the pump module 8, the function module 10 and the electronics module 39 shown analyzer 1, a display / input module 2, which has a display 6 and an operating keyboard 7.
  • the electronics / display and / or control module 2 is arranged in the upper area of the housing 5.
  • analysis modules in the case shown the analysis modules 3, like the channel switching module 8 already mentioned, comprise a pump module 9 and a function module 10.
  • area 3 of the analysis modules is area 4 of the reagent and cleaning agent supply.
  • the reagents or the cleaning agent are stored in the receptacles 11.
  • FIG. 3 shows a top view of an embodiment of the analyzer 1 according to the invention, which is suitable for colorimetric measurements.
  • FIG. 3a shows an enlarged illustration of detail A from FIG. 3.
  • 3b shows a representation of different expansion stages of the channel switching module 8.
  • each module has its fixed place within the housing 5 or on the carrier unit 33 assigned. It goes without saying that the specific structure of a functional module 10 can of course be completely different depending on the application.
  • a photometer module 14 is installed as the function module 10.
  • the function module 10 is a UV spectrometer module 25 or a UV photometer module.
  • the function module 10 is an ion-selective measuring module 31.
  • the modules 8, 9, 10, 16 of the functional area 3 of the analysis modules from FIGS. 3, 4 and 5 are incidentally in FIG. 3a, 4a and 5a are shown separately again.
  • the dimensions of the modules 8, 9, 10, 16 are selected such that, for example, a photometer module 14 can be easily and simply installed in the housing 5 or on the carrier unit 33 instead of an ion-selective measuring module 31.
  • the photometer module 14 shown in FIG. 3 incidentally consists of a mixer module 16 and a photometer block 15. It goes without saying that the mixer module 16 need not be an integral part of the photometer module 14.
  • the mixer module 16 can also be arranged outside the photometer module 14. In the pump module 9 shown in FIGS. 3 and 3a, two peristaltic pumps 20 are used.
  • the permeate, ie the prepared measurement sample, and the reagent are conveyed into the mixer module 16 and then into the function module 10 - here the photometer module 14 - via the hose pumps 20.
  • the hose pinch valves 21 are indicated in FIG. 3 and in FIG. 3a.
  • the metering loop 22, which is also shown, is optional.
  • the construction of the pump module 9 depends on the respective application. In certain cases, a pump 20 may be sufficient; in other applications more than two pumps 20 are needed. In turn, the pump module 9 is designed in such a way that any combination can be implemented without the basic modular structure and the module dimensions changing anything.
  • channel switching modules 8 can be seen in FIG. 3b.
  • the number of the maximum channels to be operated depends on the number of valves 18.
  • the valves 18 are preferably two-way valves.
  • the control of the valves 18, the pumps 20 and the function module 10 takes place via the correspondingly adapted electronics module 39.
  • This electronics module 39 is also designed in such a way that it can be adapted to the respective application in a few simple steps.
  • the receptacles 11 are positioned in a collecting trough 24.
  • This drip pan 24 can also be used to transport the receptacle 11. Reacted measuring samples and used cleaning agents are derived via the outlet pipe 17.
  • a leak sensor 35 is also provided in the collecting trough 24.
  • FIGS. 6a and 6b show a side view of an analyzer 1 according to the invention, which is arranged such that it can be folded out of the housing 5.
  • FIG. 8 shows a top view of an embodiment of the analyzer 1 according to the invention with additional modules 37, 38, 39.
  • additional modules it is an external sample collector 37 in which the measurement sample is stored, an external digestion module 38 and a cooling module 39.
  • FIG. 9 shows a top view of an embodiment of the analyzer 1 according to the invention which is suitable for multi-parameter analyzes.
  • the system contains, as function modules 10, a photometer 14, an ion-selective measurement module 31 and a UN spectrometer module 25.
  • the different modules are controlled and evaluated by an electronics module 39.
  • only one display module 35; 6 and an operating module 7 are provided. The same applies to the supply of reagents and cleaning agents.
  • the individual modules 14; 25; 31; 8, 9 of the different analyzers 1 are arranged on a carrier unit 33.

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Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus folgenden austauschbaren Modulen: zumindest einem Funktionsmodul (10), das derart ausgestaltet ist, daß es Meßsignale bereitstellt, die zumindest eine physikalische oder chemische Prozeßgröße repräsentieren; zumindest einem Pumpenmodul (9), das derart ausgestaltet ist, daß es in vorgebbaren Zyklen in Abhängigkeit von dem jeweils eingesetzten Funktionsmodul (10) eine vorgebbare Probenmenge und/oder eine vorgebbare Menge zumindest eines Reagenzmittels oder eine vorgebbare Menge eines Reinigungsmittels in das Funktionsmodul (10) fördert; einem Elektronikmodul (36), das die Arbeitszyklen des jeweils eingesetzten Pumpenmoduls (9) und/oder des jeweils eingesetzten Funktionsmoduls (19) steuert, das die von dem Funktionsmodul (10) gelieferten Meßsignale auswertet und das die entsprechenden Analysedaten der Meßprobe bereitstellt.

Description

Vorrichtung zur Analyse einer Meßprobe und zur Bereitstellung von entsprechenden Analysedaten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Analyse einer Meßprobe und zur Bereitstellung von entsprechenden Analysedaten.
Sog. On-Iine Analysatoren werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung 'STAMOLYS' angeboten und vertrieben. Eingesetzt werden die Analysatoren u.a. bei der Überwachung und Optimierung der Reinigungsleistung einer Kläranlage, bei der Überwachung von Belebungsbecken und des Kläran-Iagenauslaufs oder bei der Regelung der Füllmitteldosierung. Gemessen und überwacht werden beispielsweise der Gehalt einer Meßprobe an Ammonium, Phosphat oder Nitrat. Die Analyse einer Meßprobe erfolgt unter Einsatz von bekannten Meßmethoden, auf die an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird.
On-Iine Analysatoren erfassen bevorzugt kontinuierlich Tagesganglinien. Diese liefern einerseits zuverlässig die gewünschte Information hinsichtlich des fortlaufenden Betriebs der Anaige; andererseits wird Information hinsichtlich eventuell erforderlicher Änderungen in der Verfahrenstechnik bereitgestellt. Aufgrund der Analysedaten lassen sich daher mitunter recht beachtliche Einsparungen bei den Betriebsmitteln und den Betriebskosten verbuchen.
Der Arbeitsablauf in einem On-Iine Analysator mit einer colorimetrischen Meßvorrichtung ist grob der folgende: Über eine Pumpe wird das Permeat - also die aufbereitete Meßprobe - in einen Mischbehälter gefüllt. Über eine Reagenzienpumpe wird der Meßprobe ein entsprechendes Reagenz in einem festgelegten Mischungsverhältnis zugesetzt. Das Reagenz reagiert mit der Meßprobe, wodurch sich die Meßprobe, in einer charakteristischen Art und Weise verfärbt. Eine Messung der Extinktion oder der Absorption von Strahlung bei Durchgang durch die ausreagierte Meßprobe wird mittels eines Photometers oder eines Spektrometers bestimmt. Die Extinktion bzw. die Absorption liefert Information über den Gehalt eines chemischen Elements oder einer chemischen Verbindung in der Meßprobe. Bevorzugt ist übrigens beim STAMOLYS die Temperatur des Photometers thermostatisch geregelt. Hierdurch wird erreicht, daß die beabsichtigte Reaktion zwischen dem Permeat und dem Reagenz reproduzierbar und innerhalb kurzer Zeit ablaufen kann.
On-Iine Analysatoren müssen immer auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt sein. So kommen die unterschiedlichsten Pumpensysteme und Meßvorrichtungen zum Einsatz. Darüber hinaus ist ein On-Iine Analysator übicherweise für eine gewisse Anzahl von Meßstellen ausgelegt, aus denen die Meßproben in einer zeitlichen Abfolge entnommen werden. Folglich muß auch die Regel-/Auswerteeinheit, der sog. Elektronikteil, auf die jeweils eingesetzten Pumpen- und Meßsysteme abgestimmt sein. Hieraus ergibt sich in Summe eine sehr große Vielfalt von unterschiedlich aufgebauten Analysatoren. Von der fertigungstechnichen Seite her betrachtet, ist der Aufbau der bekannter Analysatoren sehr aufwendig und unflexibel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen und in hohem Maße flexiblen On-Iine Analysator vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die aus folgenden austauschbaren Module besteht: zumindest einem Funktionsmodul, das derart ausge-staltet ist, daß es Meßsignale bereitstellt, die zumindest eine physikalische oder chemische Prozeßgröße repräsentieren; zumindest einem Pumpen-modul, das derart ausgestaltet ist, daß es in vorgebbaren Zyklen in Abhängig-keit von dem jeweils eingesetzten Funktionsmodul eine vorgebbare Proben-menge und/oder eine vorgebbare Menge zumindest eines Reagenzmittels oder eine vorgebbare Menge eines Reinigungsmittels in das Funktionsmodul fördert; einem Elektronikmodul, das die Arbeitszyklen des jeweils eingesetzten Pumpenmoduls und/oder des jeweils eingesetzten Funktionsmoduls steuert, das die von dem Funktionsmodul gelieferten Meßsignale auswertet und das die entsprechenden Analysedaten der Meßprobe bereitstellt.
Erfindungsgemäß lassen sich durch Veränderung und Austausch einzelner Module, die auf die einzelnen Meßparameter und Meßmethoden abgestimmt sind, die unterschiedlichsten Analysatoren mit einer minimalen Anzahl von unterschiedlichen Modulen realisieren.
Bevorzugt weist auch das Elektronikmodul selbst einen modularen Aufbau auf. Es ist im wesentlichen in drei Komponenten untergliedert: - ein Transmittermodul für die unterschiedlichen Meßverfahren (hier unterscheidet man z.B. ein Modul für ein colorimetrischs Meßverfahren, ein Modul für ein spektrometrische Meßverfahren und ein Modul für ein ionenselektive Meßverfahren);
- ein Prozessormodul, welches in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall die Signalverarbeitung übernimmt;
- ein Peripheriemodul, welches z.B. Ventile ansteuert.
Ziel beim modularen Aufbau der Regel-/Auswerteelektronik ist auch hier eine Reduktion der Vielfalt der Komponenten. Der modulare Aufbau der Elektronik zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität in der Meßdatenanzeige und in der Anbindung an die Kundenseite aus. Bevorzugt lassen sich die Module des Elektronikteils auf eine Trägereinheit aufstecken und gleichzeitig kontaktieren. In ähnlicher Weise werden auch die Funktions-, Pumpenmodule, usw. über einen Steckmechanismus an einer Trägereinheit einfach und schnell befestigt.
Bei dem Funktionsmodul handelt es sich beispielsweise um eine ionen-selektive Meßvorrichtung oder um eine colorimetrische Meßeinrichtung. Als colorimetrische Meßeinrichtung kommt entweder ein Photometer oder ein Spektrometer in Frage. Mittels colorimetrischer Meßvorrichtungen werden beispielsweise der Gehalt an Ammonium, Nitrat oder Ortophosphat in einer Meßprobe bestimmt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Analysators ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Meßprobe in das Funktionsmodul integriert. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Bauweise. Insbesonder ist ein Mischermodul vorgesehen, in dem die Meßprobe und das zumindest eine Reagenzmittel in einem vorgebbaren Verhältnis miteinander vermischt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt ein Anzeigemodul vor, auf dem u.a. die Analysedaten oder die Kalibrierdaten zur Anzeige gebracht werden. Bevorzugt ist das Elektronikmodul übrigens derart ausgestaltet, daß es für unterschiedliche Anzeige- und/oder Eingabe-module verwendbar ist. Hierdurch wird wiederum eine Rationalisierung hinsichtlich der Komponentenvielfalt bei Analysatoren erreicht. Zur Meßdaten-anzeige können durch einfaches Austauschen des FrontVAnzeigemoduls verschiedene Displaygrößen und Farbdarstellungen realisiert werden. Zur Anbindung an die Kundenseite ist es durch den Austausch bzw. durch den Einbau von entsprechenden Modulen möglich, die Anzahl der zu messenden Probenströme, die Art der Meßwertweitergabe und die Energieversorgung gezielt zu verändern und auf die Kundenwünsche abzustimmen.
Gemäß einer in einigen Anwendungsfällen wichtigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist überdies zumindest eines der folgenden Module vorgesehen:
- ein Kanalumschaltmodul zur Umschaltung zwischen verschiedenen Prozeßzyklen;
- ein Meßstellenumschaltmodul zur Entnahme einer Meßprobe aus zumindest zwei unterschiedlichen Meßstellen;
- ein Vorlagemodul, mit dem eine Probenmenge aus der Meßstelle entnom-men wird und in dem die Probenmenge vor der Analyse aufbewahrt wird;
- ein Kühlmodul zur Kühlung des Reagenzmittels und/oder der Meßprobe;
- ein Aufschlußmodul zur Probenaufbereitung.
Als besonders vorteilhaft wird es im Zusammenhang mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung erachtet, wenn die Module austauschbar auf einer Trägereinheit montiert sind. Hierbei werden die unterschiedlichen Module bevorzugt an den entsprechend vorgesehenen Plätzen montiert. Die unterschiedlichen Module einer Kategorie (Funktionsmodule, Pumpenmodule, usw.) sind hinsichtlich ihrer Abmessungen und hinsichtlich ihrer Befestigungsart näherungsweise gleich ausgestaltet.
Wird der Analysator im Freien oder an einem ungeschützten Ort plaziert, so ist die Trägereinheit bevorzugt in einem Gehäuse angeordnet. Ist der Analysator an einem geschützten Ort aufgestellt, so schlägt eine kosten-günstige Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß die Träger-einheit an einem Rahmen montiert ist. Bevorzugt ist der Rahmen oder die Trägereinheit darüber hinaus ausklappbar ausgestaltet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest ein Aufnahmebehälter vorgesehen, in dem das zumindest eine Reagenzmitteil aufbewahrt wird. Um einen problemlosen Transport sicherzustellen, sind die Aufnahmebehälter für die Reagenzien bzw. die Reinigungsmittel in einer Aufnahmeeinheit angeordnet. Soll die Aufnahme-einheit zusätzlich zum Auffangen von auslaufendem Reagenz- oder Reinigungsmittel dienen, so ist die Aufnahmeeinheit als Auffangwanne ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind das Elektronikmodul und die übrigen Module des Analysators getrennt voneinander in einem Gehäuse oder an einem Rahmen angeordnet. Hierdurch können Naß- und Trockenteil gezielt voneinander separiert werden. Insbesondere soll verhindert werden, daß überlaufende oder auslaufende Flüssigkeit mit dem Elektronikteil in Kontakt kommt. Bevorzugt ist das Elektronikmodul übrigens im oberen Bereich des Gehäuses bzw. des Rahmens angeordnet ist. Weiterhin sind die elektronischen/elektrischen Komponenten im Funktions-bereich 'Analysemodule' durch zumindest eine Zwischenwand von den nicht-elektrischen bzw. nicht-elektronischen Komponenten getrennt angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Auslauf vorgesehen, über den eine ausreagierte Meßprobe und/oder ein Reinigungsmittel für die Reinigung des Pumpen-, Funktions- und des Mischermoduls abgeleitet wird. Eine Variante sieht vor, daß sich der Auslauf an einer Seitenwand des Gehäuses befindet und daß die ausreagierte Meßprobe und/oder das verbrauchte Reinigungsmittel über eine Verbindungs-leitung zu dem Auslauf geleitet werden / wird. Alternativ ist ein Auslaufrohr vorgesehen, das im unteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Um ein sicheres Ableiten der ausreagierten Meßprobe bzw. der Reinigungsmittel zu gewährleisten, ist der Querschnitt des Auslaufrohres um ein Vielfaches größer als der Querschnitt der Auslauföffnung des Funktionsmoduls.
In vielen Anwendungsfällen ist es notwendig, daß mehrere Analysen parallel zueinander ausgeführt werden müssen. In diesem Zusammenhang sieht eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß mehrere der modular aufgebauten Meßvorrichtungen räumlich benachbart zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist ein gemeinsamenes Elektronikmodul vorgesehen, über das die einzelnen Meßvorrichtungen angesteuert werden und das die Analysedaten der einzelnen Meßvorrichtungen zur Verfügung stellt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Analysators in Draufsicht,
Fig. 2: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Analysators im Querschnitt,
Fig. 3: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysators, der für colorimetrische Messungen geeignet ist,
Fig. 3a: eine Darstellung des Details A in Fig. 3,
Fig. 3b: eine Darstellung von verschiedenen Ausbaustufen des Kanalumschaltmoduls,
Fig. 4: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysators, der für photometrische bzw. spektrometrische Messungen geeignet ist,
Fig. 4a: eine Darstellung des Details B in Fig. 4,
Fig. 5: eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungs-gemäßen Analysators, der für ionenselektive Messungen geeignet ist,
Fig. 5a: eine Darstellung des Details C aus Fig. 5,
Fig. 6a: eine Seitenansicht einer klappbaren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Analysators im Betriebszustand,
Fig. 6b: eine Seitenansicht der in Fig. 6a gezeigten klappbaren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Analysators im aufgeklappten Zustand,
Fig. 7: eine Darstellung des Details D in Fig. 6a,
Fig. 8: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Zusatzmodulen und Fig. 9: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysators, der für Multi-Parameter-Analysen geeignet ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Analysators 1 in Draufsicht. Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten Analysator 1 im Querschnitt. Bei dem erfindungsgemäßen Analysator 1 herrscht eine klare Aufteilung nach folgenden Funktionsbereichen:
- Funktionsbereich 2 mit der Elektronik und/oder dem Anzeige-und/oder /Bedienmodul im oberen Teil des Gehäuses 5;
- Funktionsbereich 3 mit den Analysemodulen, d.h. mit zumindest einem Funktionsmodul 10 und ggf. einem Mischermodul 16, einem Pumpen-modul 9 und je nach Anwendungsfall einem Kanalumschaltmodul 8 im mittleren Teil des Gehäuses 5;
- Funktionsbereich 4 mit dem Reagenzien- bzw. Reinigungsmittelvorrat im unteren Teil des Gehäuses 5.
Die Trennung in einzelne Funktionsbereiche 2, 3, 4 bringt folgende Vorteile:
- übersichtliche Anordnung der Module
- einfache Installation
- einfache Wartung
- einfacher Service.
Desweiteren herrscht - wie in Fig. 2 zu sehen - im Funktionsbereich 3 der Analysemodule eine klare Aufteilung zwischen dem Naßteil 13 und dem Trockenteil 12. Elektronische bzw. elektrische Komponenten und mechanische Komponenten der Analysemodule 8, 9, 10, 16 sind durch eine Zwischenwand 40 voneinnder getrennt. Analog ist der Funktionsbereich 2 übrigens ausgestaltet. Gut zu sehen ist diese Ausgestaltung auch in den Figuren Fig. 6a und 6b. Hier sind die elektrischen/elektronischen Komponenten durch das Herausklappen der Trägereinheit 33 darüber hinaus sehr gut zugänglich.
Die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Analysators 1 sind - wie bereits an vorhergehender Stelle beschrieben - das Pumpenmodul 8, das Funktionsmodul 10 und das Elektronikmodul 39. Weiterhin umfaßt der dargestellte Analysator 1 ein Anzeige-/Eingabemodul 2, welches ein Display 6 und eine Bedientastatur 7 aufweist.
Das Elektronik-/Anzeige- und/oder Bedienmodul 2 ist im oberen Bereich des Gehäuses 5 angeordnet. Räumlich darunter befinden sich die sog. Analysemodule, im gezeigten Fall umfassen die Analysenmodule 3 -wie bereits gesagtem Kanalumschaltmodul 8, ein Pumpenmodul 9 und ein Funktions-modul 10. Unterhalb des Bereichs 3 der Analysemodule befindet sich der bereich 4 des Reagenzien- und Reinigungsmittelvorrats. Die Reagenzien bzw. das Reinigungsmittel werden in den Aufnahmebehältern 11 aufbewahrt. Durch die gezielte Aufteilung in Funktionsbereiche 2, 3, 4 und die Untergliederung der Funktionsbereiche 2, 3, 4 in Module wirkt der erfindungsgemäße Analysators 1 bereits auf den ersten Blick aufgeräumt, zuverlässig und präzise.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysators 1 , der für colorimetrische Messungen geeignet ist. In Fig. 3a ist eine vergrößerte Darstellung des Details A aus Fig. 3 zusehen. Fig. 3b zeigte eine Darstellung von unterschiedlichen Ausbaustufen des Kanalumschalt-moduls 8.
Schön zu sehen ist in Fig. 3 ebenso wie in den Figuren Fig. 4 und Fig. 5 wiederum der prinzipiell übersichtliche, klare und gut gegliederte Aufbau des erfindungsgemäßen Analysators 1. Jedem Modul ist sein fester Platz innerhalb des Gehäuses 5 bzw. auf der Trägereinheit 33 zugewiesen. Es versteht sich von selbst, daß der konkrete Aufbau eines Funktionsmoduls 10 je nach Anwendungsfall natürlich völlig verschieden sein kann. So ist in Fig. 3 als Funktionsmodul 10 ein Photometermodul 14 eingebaut. In Fig. 4 ist das Funktionsmodul 10 ein UV-Spektrometermodul 25 bzw. ein UV-Photometermodul. In Fig. 5 handelt es sich bei dem Funktionsmodul 10 um ein ionenselektives Meßmodul 31. Die Module 8, 9, 10, 16 des Funktionsbereichs 3 der Analysemodule aus Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 sind übrigens in Fig. 3a, Fig. 4a und Fig. 5a noch einmal gesondert dargestellt. Die Abmessungen der Module 8, 9, 10, 16 sind so gewählt, daß z.B. ein Photometermodul 14 problemlos und einfach anstelle eines ionenselektiven Meßmoduls 31 in dem Gehäuse 5 bzw. an der Trägereinheit 33 montiert werden kann. Das in Fig. 3 gezeigte Photometermodul 14 besteht übrigens aus einem Mischermodul 16 und einem Photometerblock 15. Es versteht sich von selbst, daß das Mischer-modul 16 keineswegs integraler Teil des Photometermoduls 14 sein muß. Das Mischermodul 16 kann auch außerhalb des Photometermoduls 14 angeordnet sein. Bei dem in Fig. 3 bzw. Fig. 3a dargestellten Pumpenmodul 9 kommen zwei Schlauchpumpen 20 zum Einsatz. Über die Schlauchpumpen 20 werden das Permeat, also die aufbereitete Meßprobe, und das Reagenzmittel in das Mischermodul 16 und anschließend in das Funktionsmodul 10 - hier das Photometermodul 14 - befördert. Angedeutet sind in Fig. 3 und in Fig. 3a die Schlauchquetschventile 21. Die gleichfalls dargestellte Dosierschlaufe 22 ist übrigens optional. Erfindungsgemäß richtet sich der Aufbau des Pumpen-moduls 9 nach dem jeweiligen Anwendungsfall. So kann in gewissen Fällen eine Pumpe 20 ausreichend sein; in anderen Anwendungen werden mehr als zwei Pumpen 20 benötigt. Wiederum ist das Pumpenmodul 9 so gestaltet, daß beliebige Kombination realisiert werden können, ohne daß sich an dem prinzipiellen modularen Aufbau und den Modulabmessungen irgendetwas ändert.
In Fig. 3b sind unterschiedliche Variationen von Kanalumschaltmodulen 8 zu sehen. Bei der linken Variante wird überhaupt nichts umgeschaltet. Bei den weiteren Kanalumschaltmodulen 8 richtet sich die Zahl der maximal zu bedienenden Kanäle nach der Anzahl der Ventile 18. Bevorzugt handelt es sich bei den Ventilen 18 übrigens um Zweiwegeventile. Die Steuerung der Ventile 18, der Pumpen 20 und des Funktionsmoduls 10 erfolgt über das entsprechend adaptierte Elektronikmodul 39. Dieses Elektronikmodul 39 ist gleichfalls derart ausgestaltet, daß es mit wenigen Handgriffen auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden kann.
Wie übrigens in den Figuren Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 zu sehen ist, sind die Aufnahmebehälter 11 in einer Auffangwanne 24 positioniert. Diese Auffang-wanne 24 kann auch zum Transport der Aufnahmebehälter 11 dienen. Über das Auslaufrohr 17 werden ausreagierte Meßproben und verbrauchte Reinigungsmittel abgeleitet. Wie in Fig. 7 zu sehen ist, ist in der Auffang-wanne 24 auch ein Leckfühler 35 vorgesehen.
In den Figuren Fig. 6a und Fig. 6b ist in Seitenansicht ein erfindungsgemäßer Analysator 1 zu sehen, der aus dem Gehäuse 5 herausklappbar angeordnet ist.
In Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungs-gemäßen Analysatores 1 mit Zusatzmodulen 37, 38, 39 zusehen. Bei den Zusatzmodulen handelt es sich um einen externen Probensammler 37, in dem die Meßprobe aufbewahrt wird, um ein externes Aufschlußmodul 38 und um ein Kühlmodul 39.
In Fig. 9 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysators 1 gezeigt, der für Multi-Parameter-Analysen geeignet ist. Insbesondere enthält die Anlage als Funktionsmodule 10 ein Photometer 14, ein ionenselektives Meßmodul 31 und ein UN- Spektrometermodul 25. Die unterschiedlichen Module werden von einem Elektronikmodul 39 angesteuert und ausgewertet. Ebenso ist nur ein Anzeigemodul 35; 6 und ein Bedienmodul 7 vorgesehen. Gleiches gilt für den Reagenzien- und Reinigungs-mittelvorrat. Die einzelnen Module 14; 25; 31; 8, 9 der unterschiedlichen Analysatoren 1 sind auf einer Trägereinheit 33 angeordnet.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Analyse einer Meßprobe und zur Bereitstellung von entsprechenden Analysedaten, wobei die Vorrichtung die folgenden austauschbaren Module aufweist: zumindest ein Funktionsmodul (10), das derart ausgestaltet ist, daß es Meßsignale bereitstellt, die zumindest eine physikalische oder chemische Prozeßgröße repräsentieren; zumindest ein Pumpenmodul (9), das derart ausgestaltet ist, daß es in vorgebbaren Zyklen in Abhängigkeit von dem jeweils eingesetzten Funktionsmodul (10) eine vorgebbare Probenmenge und/oder eine vorgebbare Menge zumindest eines Reagenzmittels oder eine vorgebbare Menge eines Reinigungsmittels in das Funktionsmodul (10) fördert; ein Elektronikmodul (2), das die Arbeitszyklen des jeweils eingesetzten Pumpenmoduls (9) und/oder des jeweils eingesetzten Funktionsmoduls (10) steuert, das die von dem Funktionsmodul (10) gelieferten Meßsignale auswertet und das die entsprechenden Analysedaten der Meßprobe bereitstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem Funktionsmodul (10) um eine ionenselektive Meßvorrichtung (31) oder um eine colorimetrische Meßeinrichtung handelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei es sich bei der colorimetrischen Meßeinrichtung um ein Photometer (14) oder um ein Spektrometer (25) handelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Meßprobe in das Funktionsmodul (10) integriert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei ein Mischermodul (16) vorgesehen ist, in dem die Meßprobe und das zumindest eine Reagenzmittel in einem vorgebbaren Verhältnis miteinander vermischt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei ein Anzeigemodul (35) vorgesehen ist, auf dem u.a. die Analysedaten zur Anzeige gebracht werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Elektronikmodul (36) derart ausgestaltet ist, daß es für unterschiedliche Anzeigemodule (35) verwendbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zumindest eines der folgenden Module vorgesehen ist: ein Kanalumschaltmodul (8) zur Umschaltung zwischen verschiedenen
Prozeßzyklen; ein Meßstellenumschaltmodul zur Entnahme einer Meßprobe aus zumindest zwei unterschiedlichen Meßstellen; ein Vorlagemodul (37), mit dem eine Probenmenge aus der Meßstelle entnommen wird und in dem die Probenmenge vor der Analyse aufbewahrt wird; ein Kühlmodul (39) zur Kühlung des Reagenzmittels und/oder der Meßprobe; ein Aufschlußmodul (38) zur Probenaufbereitung.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, wobei die Module (2; 8; 9; 10) austauschbar auf einer Trägereinheit (36) montiert sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Trägereinheit (33) in einem Gehäuse (5) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Trägereinheit (33) an einem Rahmen montiert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , wobei der Rahmen oder die Trägereinheit (33) ausklappbar ausgestaltet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zumindest ein Aufnahmebehälter (11) vorgesehen ist, in dem das zumindest eine Reagenzmittell aufbewahrt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Auffangeinheit (24) vorgesehen ist, in der der zumindest ein Aufnahmebehälter (11) für die Reagenzmittel und/oder Reinigungsmittel angeordnet ist, und wobei die Auffangeinheit (24) als Auslaufschutz und/oder als Transport-behälter ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elektronikmodul (36) im oberen Bereich des Gehäuses (5) bzw. der Trägereinheit (33) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die elektrischen/elektronischen Komponenten der Module (8; 9; 10) bzw. der Trockenteil 12 durch zumindest eine Zwischenwand (40) von den mechanischen Komponenten der Modulen (8; 9; 10) bzw. dem Naßteil (13) getrennt angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei ein Auslauf vorgesehen ist, über den eine ausreagierte Meßprobe und/oder ein Reinigungsmittel für die Reinigung des Pumpen-, Funktions- und des Mischermoduls (8; 10; 16) abgeleitet wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 17, wobei der Auslauf an einer Seitenwand des Gehäuses (5) vorgesehen ist und wobei die ausreagierte Meßprobe und/oder das Reinigungsmittel über eine Verbindungsleitung zu dem Auslauf geleitet werden.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei ein Auslaufrohr (17) vorgesehen ist, das im unteren Bereich des Gehäuses (5) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Querschnitt des Auslaufrohres (17) um ein Vielfaches größer ist als der Querschnitt der Auslauföffnung des Funktionsmoduls (10).
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere der modular aufgebauten Meßvorrichtungen (1) räumlich benachbart zueiander angeordnet sind und wobei ein gemeinsamenes Elektronikmodul (36) vorgesehen ist, über das die einzelnen Meßvorrichtungen (1) angesteuert werden und das die Analyse-daten der einzelnen Meßvorrichtungen (14; 25; 31) zur Verfügung stellt.
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