УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ
DEVICE FOR PARTICLES DETECTION IN LIQUID

Изобретение относится к устройству для качественной и/или количественной регистрации частиц в жидкости с признаками, приведенными в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, способу для эксплуатации такого устройства, также к держателю пробы для такого устройства.
Типовое устройство известно из ЕР 2 469 264 А1. Оно содержит источник света и оптический датчик, между которыми размещен держатель пробы для приема исследуемой жидкости, который имеет возможность перемещения относительно датчика, и который имеет окно, в котором помещается исследуемая жидкость, которая просвечивается источником света, так что находящиеся в жидкости внутри окна частицы могут регистрироваться датчиком. Посредством относительного перемещения между держателем пробы и оптическим устройством может регистрировать множество участков окна и находящейся в нем жидкости, так что после оценки описанным там образом может регистрироваться тип и количество частиц, находящихся внутри окна в жидкости. В отношении способа, в частности, наряду с упомянутой публикацией, также можно сослаться на WO 2010/063293 A1 и WO 2014/094790 A1.
Для исследований различных проб жидкости, представленный в ЕР 2 469 264 А1 лишь схематично держатель пробы присоединен к подводящей линии и отводящей линии, которые, соответственно, через клапаны жестко соединены с держателем пробы и устройством и через которые может осуществляться смена жидкости в держателе пробы.
Такое устройство в принципе хорошо зарекомендовало себя, однако требует, особенно при непрерывном контроле, необходимом, например, при контроле питьевой воды, регулярного технического обслуживания. При этом держатель проб по меньшей мере в области окон должен очищаться не только снаружи, но и изнутри, если, например, там осаждаются частицы, будь то в форме бактериальной пленки, водорослей и т.п. Очистка держателя проб является затратной, к тому же в течение этого времени устройство не используется.
Ввиду вышеизложенного, задачей изобретения является выполнить устройство вышеуказанного типа таким образом, что с незначительными затратами на техническое обслуживание возможна надежная долговременная эксплуатация. Кроме того, должен быть создан соответственно выполненный держатель пробы, а также способ эксплуатации устройства.
Эта задача в соответствии с изобретением решается устройством с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения, держатель пробы для него представлен в пункте 12 формулы изобретения, и способ эксплуатации устройства - в пункте 21 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах, последующем описании и на чертежах, причем признаки, указанные в зависимых пунктах и в описании, могут выполняться как самостоятельно, так и в подходящих комбинациях дополнительно развивать пункты 1, 12 и 21.
Соответствующее изобретению устройство для качественной и/или количественной регистрации частиц в жидкости содержит источник света, оптический датчик и размещенный между ними держатель пробы для приема исследуемой жидкости, причем держатель пробы имеет возможность перемещения относительно датчика и через впускное отверстие для жидкости может соединяться с линией для подвода жидкости и через выпускное отверстие для жидкости может соединяться с линией для отвода жидкости. В соответствии с изобретением держатель пробы является сменным и размещен в приемном приспособлении устройства.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы устройство, в котором сам держатель пробы предусмотрен для смены находящей в нем жидкости посредством линий, выполнить таким образом, что упомянутый держатель размещается в устройстве сменным образом, и для этого предусмотреть особое приемное приспособление, в которое может вводиться и из которого может извлекаться держатель пробы.
При этом под термином «сменный» в смысле изобретения следует понимать смену без использования инструментов. Держатель пробы и приемное приспособление внутри устройства предпочтительно расположены таким образом, что они доступны извне, то есть держатель пробы может заменяться без демонтажа частей устройства. Таким образом, соответствующее изобретению решение предусматривает сменный держатель пробы, хотя смена жидкости типично осуществляется не путем смены держателя пробы, а посредством смены жидкости в держателе пробы, а именно, через подводящую линию и отводящую линию. Это в общем случае в дальнейшем развитии изобретения не исключает того, что в устройстве альтернативно также могут применяться держатели проб, которые предусмотрены и определены так, чтобы жидкость оставалась в держателе пробы.
Соответствующее изобретению решение предпочтительно предусмотрено для анализа питьевой воды, однако в принципе также может использоваться во всех других областях, где требуется качественная и/или количественная регистрация частиц в жидкости. Только в качестве примера здесь следует упомянуть охлаждающую воду, воду технологического процесса, сточные воды, жидкие химикалии, чернила печатающих устройств и т.п. При этом под частицами в смысле настоящего изобретения типично следует понимать тела с размерами порядка 100 нм и выше, то есть, например бактерии, органические и неорганические тела или другие частицы. Изобретение в принципе не ограничено величиной частиц, естественное ограничение получается в общем случае за счет длины волны используемого источника света и детектирующего датчика. При этом под источником света с оптическим датчиком следует понимать любой подходящий электромагнитный источник с датчиком, чувствительным в его диапазоне длин волн, которые могут лежать также вне видимого диапазона света.
Держатель пробы выполнен таким образом, что между проводными подключениями в держателе пробы образован закрытый канал, который по меньшей мере на отдельных участках на двух предпочтительно обращенных друг от друга противолежащих сторонах, целесообразно верхней и нижней сторонах, имеет прозрачную стенку, так что на участке канала образуется окно, которое просвечивается источником света и может регистрироваться оптическим датчиком. В принципе канал не должен быть закрытым, возможно, что он, например, на верхней стороне открыт, чтобы, например, обеспечить возможность дегазации жидкости перед исследованием. Напротив, закрытый канал обеспечивает возможность повышения давления во время исследования, за счет чего может предотвращаться дегазация и связанное с этим образование пузырьков.
Для того чтобы иметь возможность целенаправленного управления подводом и отводом жидкости в/из держателя пробы, внутри устройства предусмотрены запорные средства. При этом по меньшей мере один запорный клапан должен быть предусмотрен в подводящей линии, однако предпочтительно еще один предусмотрен в отводящей линии, чтобы иметь возможность запирать канал внутри держателя пробы, так что протекание в канале во время исследования исключается, и тем самым гарантируется спокойное состояние жидкости и находящихся в ней частиц.
Особенно предпочтительным является, если обе линии, то есть подводящая и отводящая линии, снизу оканчиваются в держателе пробы, а именно, предпочтительно в направлении вдвигания рядом друг с другом. Такое расположение является предпочтительным, так как возможные собирающиеся на подключениях к держателю пробы остатки жидкости при вытаскивании держателя пробы из приемного приспособления могут капать вниз наружу, при этом не создавая опасности того, что жидкость собирается на приемном приспособлении или снаружи распределяется на держателе пробы.
Предпочтительным образом, внутри устройства источник света расположен на одной стороне держателя пробы, а оптический датчик - на другой стороне держателя пробы, а именно, предпочтительно оптический датчик выше держателя пробы, а источник света - ниже. Тем самым естественным образом можно избежать осаждений на датчике. Так как регистрация частиц в жидкости может осуществляться только при спокойном состоянии жидкости, предпочтительно внутри устройства держатель пробы является стационарным, а оптическое устройство, состоящее из источника света, датчика и, при необходимости, дополнительных оптических компонентов, размещено с возможностью перемещения относительно держателя пробы, а именно, предпочтительно дискретно, так что можно избежать перемещения держателя пробы и, тем самым, находящейся в нем жидкости или находящихся в нем частиц между отдельными процессами регистрации.
В качестве особенно предпочтительного, оказалось разместить оптические оси источника света и оптического датчика и, при необходимости, других оптических компонентов под углом между 4° и 8° к вертикальному направлению просвечивания через держатель пробы и перемещать эти оптические компоненты в таком положении вдоль держателя пробы дискретно (шагами).
Согласно предпочтительному варианту выполнения, устройство выполнено таким образом, что предусмотрены средства между приемным приспособлением и держателем пробы, которые допускают проводное соединение с впускным отверстием для жидкости и/или с выпускным отверстием для жидкости только тогда, когда держатель пробы в своем предписанном положении размещен в приемном приспособлении. Предпочтительно эти средства выполнены таким образом, что как проводное соединение с выпускным отверстием для жидкости, так и проводное соединение с впускным отверстием для жидкости могут быть образованы только в этом предписанном положении.
Это может достигаться предпочтительным образом тем, что предусмотрен первый переключатель, который переключается при достижении предписанного положения держателя пробы в приемном приспособлении. Это может быть микропереключатель, который работает электрическим способом, или механический переключатель, который управляет деблокированием клапана.
Чтобы гарантировать, что держатель пробы может вводиться в предусмотренном для этого положении в приемное приспособление, согласно дальнейшему развитию изобретения, предусмотрены средства геометрического замыкания между приемным приспособлением и держателем пробы. Если держатель пробы может вдвигаться в приемное приспособление, то такие средства геометрического замыкания могут быть образованы в асимметричном профиле держателя пробы и приемного приспособления или посредством, например, торцевых выступов, которые только в одном положении могут быть введены в соответствующую выемку на стороне приемного приспособления или соответствующим друг другу образом.
Чтобы гарантировать, что держатель пробы также во время регистрации остается в своем предписанном положении в приемном приспособлении, в соответствии с дальнейшим развитием изобретения предусмотрен предпочтительно поворотный фиксатор, с помощью которого держатель пробы может быть зафиксирован в своем предписанном положении в приемном приспособлении. Такой фиксатор после вставки держателя пробы в приемное приспособление может поворачиваться и тем самым фиксировать держатель пробы в приемном приспособлении. При этом предпочтительно предусмотрен второй переключатель, который обнаруживает фиксирующее положение фиксатора, который также может переключаться при управлении для проводного соединения с впускным отверстием для жидкости и/или выпускным отверстием для жидкости, чтобы не только гарантировать, что проводное соединение происходит только тогда, когда держатель пробы находится в своем предписанном положении в приемном приспособлении, но и помимо этого только тогда, когда он также зафиксирован в этом положении. Также этот переключатель может быть электрическим микропереключателем или механическим переключателем, который связан с управлением клапаном.
Держатель пробы для соответствующего изобретению устройства предпочтительно имеет несущую раму, которая на двух сторонах, предпочтительно на верхней и нижней стороне (по отношению к предписанному положению в приемном приспособлении), соответственно, закрыта прозрачной пластиной. Такой держатель пробы может экономичным образом изготавливаться из пластика, причем рама, с одной стороны, обеспечивает стабильную конструкцию держателя пробы, а с другой стороны, может ограничивать по меньшей мере сбоку канал, образованный внутри держателя пробы. Прозрачные пластины могут предпочтительно также состоять из пластика и с замыканием материала соединяться с рамой.
Для того чтобы предотвратить возможность того, что прозрачные пластины при вставке или извлечении держателя пробы в/из приемного приспособления будут поцарапаны, они предпочтительно размещены глубже по отношению к периферийно окружающей части рамы. При этом упомянутая часть рамы предпочтительно по направлению внутрь, то есть там, где расположены прозрачные платины, выполнена ступенчатой, так что пластины, соответственно, вставлены в образованное рамой углубление, которое находится глубже, чем толщина пластины.
Предпочтительным образом держатель пробы выполнен таким образом, что при предписанном позиционировании в приемном приспособлении впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости расположены на нижней стороне, а именно, предпочтительно в направлении вставки рядом друг с другом. Кроме того, впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости должны располагаться по возможности близко к входу приемного приспособления, чтобы при вытаскивании, возможно, прилипшие капли жидкости не оставались в устройстве, а кратчайшим путем выводились из держателя пробы. Расположение рядом друг с другом имеет преимущество, состоящее в том, что надежным образом исключается то, что жидкость от впускного отверстия будет приходить в контакт с жидкостью от выпускного отверстия, или наоборот. При размещении подключений рядом друг с другом особенно целесообразным является предусмотреть между впускным отверстием для жидкости и выпускным отверстием для жидкости внутри держателя пробы по меньшей мере одно образующее канал ребро, которое предпочтительно образует часть рамы. Тогда между впускным отверстием для жидкости и выпускным отверстием для жидкости возникает канал, который ограничен, с одной стороны, рамой, а с другой стороны, ребром. Этот канал на конце держателя пробы повернут на 180°, то есть проходит по обе стороны ребра. За счет такого направления канала, которое создает практически два канала, расположенные рядом друг с другом и соединенные между собой с торцевой стороны, обеспечивается, с одной стороны, проводное соединение между впускным отверстием и выпускным отверстием, а с другой стороны, образуется поле исследования, которое может использоваться.
Чтобы простым образом обеспечить предписанное положение держателя пробы внутри приемного приспособления, можно, согласно дальнейшему развитию изобретения, на стороне вставки, то есть на стороне, которой держатель пробы вводится в приемное приспособление, предусмотреть выступ, который размещен эксцентрически и образует геометрическое замыкание для позиционирования за счет того, что он входит в соответствующую выемку на конце приемного приспособления. Альтернативно, держатель пробы и приемное могут иметь профиль поперечного сечения, который обеспечивает возможность вставки только предписанным образом.
Рама держателя пробы может предпочтительно изготавливаться как литая деталь из пластика, причем прозрачные пластины с замыканием материала, то есть посредством приклеивания или приваривания, жестко и плотно соединены с рамой. При этом сварное соединение является предпочтительным, однако оно предполагает, что компоненты могут свариваться между собой.
Для того чтобы обеспечить плотное (герметичное) подключение держателя пробы к находящимся внутри приемного приспособления проводным подключениям, предпочтительно предусмотрены средства уплотнения. С технологической точки зрения особенно предпочтительным является, если держатель пробы в зоне впускного и выпускного отверстий имеет выемку, типично плоское углубление в этой стороне части рамы, которое заполнено упругим и образующим уплотнение пластиком, например, силиконом. Этот пластик может быть выполнен, в частности, в области подключений в кольцевой форме с превышением высоты, так что гарантируется, что после вставки держателя пробы в приемное приспособление эти превышения герметизирующим образом будут прилегать вокруг соответствующих проводных подключений в приемном приспособлении.
Чтобы обеспечить манипулирование держателем пробы по возможности без использования инструментов, при вставке и извлечении в/из приемного приспособления, согласно дальнейшему развитию изобретения, на держателе пробы предусмотрен захватный элемент, который предпочтительно расположен на конце узкой стороны и образует часть рамы. Такой захватный элемент может захватываться между большим и другим пальцем и обеспечивает возможность соответствующего манипулирования.
Особенно предпочтительным является, если держатель пробы имеет по существу продольно вытянутую и плоскую форму прямоугольного параллелепипеда, причем плоские поверхности снабжены прозрачными пластинами, а вытянутые стороны расположены в направлении вставки. Тем самым держатель пробы может вставляться в приемное приспособление по типу штекера, не опасаясь перекашивания, причем вытянутая форма гарантирует достаточно длинный участок измерения внутри канала.
Согласно одному предпочтительному дальнейшему развитию изобретения, замкнутый канал предусмотрен внутри, по меньшей мере в области, которая предусмотрена для оптической регистрации жидкости, и там по меньшей мере на внутренней стороне прозрачной стенки снабжен покрытием и/или структурированием поверхности, которое устраняет, уменьшает или по меньшей мере замедляет образование отложений. Покрытие и/или структурирование поверхности может зависеть от того, для каких жидкостей предназначен держатель пробы. В случае воды, например, необходимо предотвращать образование водорослей или также других осаждений, будь то бактерии, известь и т.п. Такое покрытие может, например, быть гидрофильным или гидрофобным. Поверхности могут иметь микроструктуры, которые затрудняют прилипание отложений. Также могут предусматриваться структурированные поверхности в соединении с покрытиями. Так в качестве покрытий могут применяться, например, акрилаты, силаны или фторполимеры и т.п., как они сами по себе известны.
Кроме того, само устройство может быть оснащено средствами для очистки, так что посредством насоса держатель пробы с интервалами промывается под высоким давлением и с высокой скоростью потока, или предусмотрен ультразвуковой возбудитель, который, в частности, нагружает прозрачные стенки держателя пробы с целью очистки. Также может быть предусмотрено устройство очистки, которое, например, с интервалами промывает держатель пробы чистящей жидкостью или чистящим газом, как, например, озоном.
Предпочтительным образом держатель пробы имеет в области, которая предусмотрена для оптической регистрации жидкости, по меньшей мере одну маркировку, а именно, предпочтительно между прозрачными стенками, особенно на внутренней стороне стенки. Такая маркировка может использоваться для калибровки оптического устройства, кроме того, она может служить для того, чтобы автофокусировку оптического устройства ориентировать на желательную плоскость в держателе пробы. Также в начале и в конце измерительного окна могут быть предусмотрены маркировки, чтобы маркировать область окна, которая предусмотрена для оптической регистрации жидкости. Такая маркировка может осуществляться посредством гравировки или прямой печати на одной из прозрачных пластин. Предпочтительным образом маркировка нанесена вблизи датчика, то есть на внутренней стороне прозрачной пластины, которая находится ближе всего к датчику.
Держатель пробы и приемное приспособление могут быть выполнены в широких диапазонах в отношении размеров и пропорций, что скорее всего также зависит от исследуемой жидкости. Если должны исследоваться сточные воды или тому подобное, требуются более крупные каналы, чем в случае воды для производственных нужд. В общем, в большинстве случаев оказалось предпочтительным, если замкнутый канал в держателе пробы в области, которая предусмотрена для оптической регистрации жидкости, имеет предпочтительно прямоугольное поперечное сечение канала, ширина которого больше, чем его высота в вертикальном направлении просвечивания. При этом отношение ширины к высоте предпочтительно составляет от 1,5 до 3, то есть поперечник канала в 1,5-3 раза шире его высоты. Так, например, для проверки питьевой воды ширина канала может составлять 3 мм, а высота канала - 1,5 мм. Чем более мелким является канал, тем меньше отражения внутри канала, особенно внутри жидкости. С ростом высоты канала возрастает, по меньшей мере, если подсветка, что является предпочтительным, осуществляется снизу, а датчик размещен сверху, термически обусловленное движение внутри жидкости в держателе пробы, так как разность температуры между нижней стороной и верхней стороной держателя пробы становится больше. Это, однако, нежелательно, так как жидкость при регистрации должна быть квазистационарной. Чтобы отражения внутри держателя пробы поддерживать незначительными, оказалось предпочтительным, если рама держателя пробы, то есть все области, которые не должны выполняться прозрачными, имеют по возможности светопоглощающую поверхность, например, черную.
Соответствующий изобретению способ для регистрации частиц в жидкости с соответствующим изобретению устройством предусматривает, что сначала держатель пробы помещают в предписанном положении в приемное приспособление устройства, после чего на первом этапе через подводящую линию (провод) исследуемую жидкость вводят в держатель пробы, после чего на втором этапе отводящую линию (провод) запирают, и после роста давления внутри держателя пробы на третьем этапе запирают подводящую линию, после чего ожидают в течение некоторого времени выдержки, и на четвертом этапе осуществляют оптическую регистрацию пробы. Этот способ является особенно предпочтительным, так как посредством роста давления внутри держателя пробы препятствуют дегазации жидкости, по меньшей мере замедляют, так что подавляется нежелательное образование пузырьков. Время выдержки служит для того, чтобы частицы внутри жидкости размещались квазистационарно. Если должны регистрироваться частицы, такие как бактерии, то достаточно, как правило, время выдержки порядка одной минуты, чтобы гарантировать квазистационарное размещение бактерий внутри жидкости. Если, напротив, должны регистрироваться частицы, которые образуются загрязнениями, такими как пыль, песок и тому подобное, время выдержки следует выбрать более длительным, в частности, в случае таких частиц, удельный вес которых заметно больше или меньше, чем у жидкости-носителя. Здесь время выдержки выбирается таким образом, чтобы частицы могли осаждаться на дно держателя пробы или подниматься к верхней стороне.
Так как соответствующий изобретению держатель пробы типично выполняется для многократного применения, после оптической регистрации на пятом этапе, подводящая линия и отводящая линия открываются, после чего жидкость, находящаяся в держателе пробы, заменяется, то есть вымывается, и цикл, начиная со второго этапа, повторяется. Обычно держатель пробы может применяться в течение длительного времени. Только если осаждения или другие загрязнения затрудняют регистрацию частиц или делают ее невозможной, держатель пробы заменяется, причем это может осуществляться посредством открытия фиксатора и простого извлечения и замены держателя пробы на новый и последующего замыкания фиксатора, что может осуществляться также неквалифицированным персоналом.
Изобретение далее поясняется более подробно на примере осуществления, представленном на чертежах, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - схематичное представление структуры соответствующего изобретению устройства,
Фиг. 2 - схематичное представление в сечении приемного приспособления устройства с введенным в него держателем пробы,
Фиг. 3 - упрощенное перспективное представление
а) держателя пробы,
b) приемного приспособления и
с) приемного приспособления с держателем пробы,
Фиг. 4 - вид сверху держателя пробы,
Фиг. 5 - вид снизу держателя пробы,
Фиг. 6 - разрез по секущей линии VI-VI на фиг. 4 или VI-VI на фиг. 5,
Фиг. 7 - перспективное представление держателя пробы сверху,
Фиг. 8 - перспективное представление держателя пробы снизу.
На фиг. 1 представлены существенные элементы устройства для качественной и количественной регистрации частиц жидкости, причем ядро устройства образуется посредством представленной в пунктирном контуре рамы, а остальные конструктивные элементы хотя и принадлежат к устройству, однако относятся к его периферии, так что они не обязательно связаны пространственно с устройством, то есть должны размещаться в общем корпусе.
Существенными элементами устройства являются оптическое устройство с источником 1 света, оптическим датчиком в форме CCD-датчика 2 и с последней предвключенной формирующей изображение оптикой 3. Это оптическое устройство в области между источником 1 света и оптикой 3 пересекается держателем 4 пробы, который введен в приемное приспособление 5 устройства и в котором находится исследуемая жидкость. На фиг. 1 держатель 4 пробы для наглядности показан повернутым на 90° вокруг своей продольной центральной оси. Он расположен таким образом, что описанное ниже более подробно окно держателя 4 пробы, через которое жидкость может наблюдаться с двух сторон, размещено между источником 1 света и оптикой 3 оптического датчика 2, то есть пересекается оптической осью 6 оптического устройства, а именно, не вертикально (вертикальное направление 41 просвечивания представлено на фиг. 2), а под некоторым углом 7, в данном случае равным 6°. Это оптическое устройство посредством шагового двигателя может перемещаться вдоль приемного приспособления 5 с расположенным в нем держателем 4 пробы, так что с каждым шагом перемещения другая часть исследуемой жидкости попадает в поле исследования оптического устройства. Направление сдвига на фиг. 1 и 2 обозначено ссылочной позицией 8.
Держатель 4 пробы имеет впускное отверстие 9 для жидкости и выпускное отверстие 10 для жидкости, которые, когда держатель 4 пробы размещен в его предписанном положении внутри приемного приспособления 5, соединены с подводящей линией 11 или с отводящей линией 12 внутри устройства. Вблизи жидкостных подключений 9 и 10 внутри линий 11 и 12 размещен, соответственно, запорный клапан 13, 14. Подводящая линия 11 подключается в представленном примере выполнения согласно фиг. 1 к промышленному водопроводу 15. Подводящая линия соединена через первый запорный клапан 16 и редукционный клапан 17 и запорный клапан 13 с впускным отверстием 9 для жидкости. В представленном примере выполнения к линии 11 через два запорных клапана 18 подключены резервуары 19 пробы, которые обеспечивают возможность обора пробы посредством резервуара. Отводящая линия 12 выходит в сливную магистраль 20.
Оптический процесс регистрации, включая шаговое перемещение оптического устройства, управляется посредством блока 21 управления и регулирования, который также включает в себя микропроцессор, в котором осуществляется оценка.
Так как держатель 4 пробы внутри приемного приспособления 5 размещен сменным образом, то есть без использования инструмента может извлекаться и заменяться другим держателем 4 пробы, устройство имеет первый переключатель 22, который переключается торцевым выступом 23, который расположен на стороне ввода держателя 4 пробы со смещением от центра. Этот переключатель 22 замыкается только тогда, когда держатель 4 пробы в своем предписанном положении размещен в приемном приспособлении 5, в котором подключения 9 и 10 соединены с линиями 11 и 12. Кроме того, предусмотрен второй переключатель 24, который переключается поворотным фиксатором 25, а именно, когда фиксатор 25 находится в показанном на фиг. 2 положении, в котором он фиксирует держатель 4 пробы с геометрическим замыканием в предписанном положении в приемном приспособлении 5. Эти переключатели 22 и 24 соединены с блоком 21 управления и регулирования и гарантируют, что оптическая регистрация пробы осуществляется только тогда, когда эти переключатели замкнуты, то есть держатель 4 пробы расположен в своем предписанном положении в приемном приспособлении 5 и зафиксирован в этом положении с помощью фиксатора 25. Блок 21 управления и регулирования гарантирует посредством переключателей 22 и 24, кроме того, что клапаны 13 и 14, с помощью которых осуществляется подача и отвод жидкости к/от держателя 4 пробы, могут открываться только тогда, когда держатель 4 пробы находится в своем предписанном положении, и, таким образом, подключения 9 и 10 соединены с соответствующими подключениями линий 11 и 12 внутри приемного приспособления 5.
Держатель 4 пробы имеет по существу вытянутую плоскую форму прямоугольного параллелепипеда и на конце стороны ввода с торцевой стороны снабжен выступом 23, который входит в соответствующую торцевую выемку в приемном приспособлении 5 и обеспечивает то, что держатель 4 пробы может полностью вводится в приемное приспособление 5 только в положении, в котором выступ 23, при наблюдении сверху, лежит слева от продольной центральной линии и на изображенной на фиг. 4 и 5 секущей линии VI-VI. От этого выступа 23 можно отказаться, если поперечное сечение выполнено не прямоугольным, как в данном примере выполнения, а, например, трапециевидным или асимметрично треугольным, и приемное приспособление имеет соответствующее поперечное сечение, так что вставка возможна только в однозначно определенном положении, которое, когда держатель 4 пробы достиг конца приемного приспособления 5, представляет собой предписанное положение.
Держатель 4 пробы имеет окружную раму 26, которая образует как продольные стороны, так и торцевые стороны и выступ 23, а также захватный элемент 27 на другом конце. Рама 26 выполнена как литая деталь из пластика и определяет внешний контур держателя 4 пробы. Рама 26 имеет между торцевой частью 28, которая имеет выступ 23, и торцевой частью 29, которая имеет захватный элемент 27, уступ внутрь относительно обеих плоских поверхностей держателя 4 пробы, то есть в предписанном положении к верхней стороне и к нижней стороне. Этот уступ образует раму для окна, которое образовано имеющей уступ внутрь частью рамы 26 и двумя присоединенными к верхней или нижней стороне прозрачными и состоящим из пластика пластинами 30 и 31, которые посредством сварки с рамой 26 соединены с замыканием материала, неразъемно и плотно. Сварочные швы на чертежах обозначены ссылочной позицией 32. Уступ рамы 26 внутрь выбран таким образом, что верхняя пластина 30 и нижняя пластина 31 расположены в раме 26 глубже, то есть при вставке держателя 4 пробы в приемное приспособление 5 всегда расположены с зазором относительно приемного приспособления и, тем самым, в процессе вставки или вытаскивания не нагружаются, в частности, не могут быть поцарапаны. В данном примере выполнения пластины 30 и 31 соединены с рамой 26 посредством лазерной сварки. Рама 26 является, таким образом, светопоглощающей, в данном случае черной. Альтернативно, такое соединение может осуществляться также посредством ультразвуковой сварки, если лазерная сварка невозможна.
Рама 26 имеет внутри окна, то если в области между пластинами 30 и 31, продольное ребро 33, которое образует два связанных канала между впускным отверстием 9 для жидкости и выпускным отверстием 10 для жидкости. Впускное отверстие 9 и выпускное отверстие 10 размещены на нижней стороне держателя 4 пробы и в направлении 34 вставки расположены рядом друг с другом. Это продольное ребро 33 заканчивается на расстоянии от торцевой части 28, так что там образуется соединение обоих каналов. Тем самым образуется канал 37, который, как особенно ясно видно на фиг. 4 и 5, от впускного отверстия 9 для жидкости сначала проходит некоторое расстояние в продольном направлении и направлении 34 вставки держателя 4 пробы, затем переходит наискось к середине в продольный участок 35 канала, вблизи торцевой части 28 поворачивается на 180°, чтобы затем перейти в продольный участок 36 канала, который проходит в продольном направлении держателя 4 пробы прямолинейно до выпускного отверстия 10 для жидкости. При этом ребра 33 и уступы на другой стороне канала образуют ограничение со стороны рамы канала 37, который в остальном ограничен пластинами 30 и 31 на верхней и нижней стороне. При этом участок 35 канала, который находится в середине держателя 4 пробы, служит, в частности, для оптического устройства для регистрации частиц внутри жидкости, в то время как участок 36 канала, напротив служит для возврата к выпускному отверстию 10 для жидкости. Как видно на фиг. 4 и 5, пластины 30 и 31 непосредственно рядом с каналом 37 сварены с продольным ребром 33 или со ступенчатой областью рамы 26. Это служит повышению стабильности держателя пробы, с одной стороны, а с другой стороны, для того, чтобы придать каналу требуемую прочность, чтобы при нагрузке давлением канала 37, силы, действующие на пластины 30 и 31, по меньшей мере частично могли восприниматься рамой.
В области впускного отверстия 9 для жидкости и выпускного отверстия 10 для жидкости рама 26 на нижней стороне выполнена глубже, так что по отношению к внешнему контуру рамы 26 получается углубленная поверхность, которая охватывает впускное отверстие 9 для жидкости и выпускное отверстие 10 для жидкости, а также, кроме того, область 38 в форме перемычки. Эта углубленная поверхность образована экструзией из мягко-упругого пластика, причем область 38 в форме перемычки по существу служит для надежной фиксации, а область вокруг впускного отверстия 9 для жидкости и выпускного отверстия 10 для жидкости выполнена как окружающее и по отношению к контуру рамы 26 образующее выступ вниз уплотнение. Этот упругий материал, состоящий в данном примере выполнения из силикона, образует соответствующие окружные кольцеобразные уплотнения соответствующих впускного и выпускного отверстий 9, 10, которые при вставке держателя 4 пробы в приемное приспособление 5 при достижении предписанного положения герметично соединяют и уплотняют впускное отверстие 9 и выпускное отверстие 10 с соответствующими проводными подключениями в приемном приспособлении 5.
Для работы устройства, при наличии поворачиваемого вверх фиксатора 25, держатель 4 пробы в направлении 34 вдвигается в приемное приспособление 5 до прилегания выступа 23 к торцевой выемке внутри приемного приспособления 5, так что затем фиксатор 25 поворачивается вниз, и держатель 4 пробы фиксируется с геометрическим замыканием в приемном приспособлении 5. В этом положении первый переключатель 22 замыкается посредством выступа 23, второй переключатель замыкается посредством повернутого вниз фиксатора. Тогда гарантируется, что держатель 4 пробы находится в своем предписанном положении в приемном приспособлении 5, в котором впускное отверстие 9 для жидкости и выпускное отверстие 10 для жидкости на нижней стороне держателя 4 пробы оказываются соосными с соответствующими линиями 11 и 12 в приемном приспособлении 5 и посредством кольцевых уплотнений 40 герметично соединены с этими линиями. Посредством блока 21 управления и регулирования затем осуществляется деблокирование устройства, то есть клапан 16 и клапаны 13 и 14 управляются для открытия, так что исследуемая вода производственного назначения через промышленный водопровод 15 протекает в устройство, причем, при необходимости, посредством открытия одного из запорных клапанов 18 проба может отбираться в резервуар 19, если, например, установлено, что содержание бактерий исследуемой жидкости слишком высокое. Посредством редукционного клапана 17 давление в промышленном водопроводе 15, которое составляет, например, семь бар, снижается до двух бар. Вода производственного назначения через клапан 13 и линию 11 поступает к впускному отверстию 9 для жидкости держателя 4 пробы, протекает там через канал 37 до выпускного отверстия 10 для жидкости и оттуда в отводящую линию 12 через запорный клапан 14 к сливной магистрали 20. Для регистрации частиц теперь сначала запирается клапан 14, пока во всей системе, то есть также в канале 37 держателя 4 пробы, устанавливается давление, например, два бара. Затем запорный клапан 13 запирается, и выдерживается некоторое время выдержки, пока жидкость в канале 37 и особенно находящиеся в ней частицы не успокоятся, то есть станут квазистационарными. Затем с помощью оптического устройства регистрируется участок канала 37 с помощью оптического датчика 2 и посредством блока 21 управления и регулирования оценивается в отношении находящихся там частиц. Затем оптическое устройство посредством шагового двигателя сдвигается на один шаг в направлении 8 сдвига, после чего осуществляется дальнейший оптический процесс регистрации (сканирование), и это осуществляется до тех пор, пока не будет выполнено желательное число процессов сканирования по длине канала 37. Затем оптическое устройство возвращается назад, и клапаны 13 и 14 открываются, чтобы заменить жидкость, находящуюся в держателе 4 пробы.
Таким образом может регистрироваться, как качественно, так и количественно, множество проб жидкости в отношении находящихся в них частиц, то есть с помощью электронных средств оценки в блоке 21 управления и регулирования, с одной стороны, может устанавливаться, о каких частицах идет речь, например, бактериях или неорганических загрязнениях. С другой стороны, может определяться, в каком количестве они содержатся.
Если, что также может осуществляться автоматизированным образом, посредством оптического устройства устанавливается, что в держателе пробы образовалось настолько много осаждений, будь то органический налет или другие частицы, что функционирование ухудшается, это может индицироваться с помощью соответствующей индикации на устройстве. Тогда держатель 4 пробы должен быть заменен на другой держатель пробы, при этом фиксатор 25 размыкается, держатель 4 пробы, находящийся в приемном приспособлении 5, извлекается и заменяется другим.
В описанном выше примере выполнения предусмотрено многократное использование одного и того же держателя 4 пробы за счет того, что жидкость в держателе пробы заменяется. Но также можно, если во впускном отверстии 9 для жидкости и выпускном отверстии 10 для жидкости предусмотрены обратные клапаны, держатель 4 пробы выполнять для однократного использования, так что при удалении держателя пробы исследованная в нем жидкость также отбирается и может храниться внутри держателя 4 в качестве резервуара пробы.
Внутри держателя 4 пробы, а именно, в области окна и, в частности, там, где предусмотрен замкнутый канал 37 для оптической регистрации жидкости, то есть в области участка 35 канала, предусмотрены две маркировки 42, а именно, на внутренней стороне верхней пластины 30, которая находится ближе к датчику 2, чем нижняя пластина 31. Эти маркировки обозначают здесь область измерительного участка, то есть внутри которой оптическое устройство обходит держатель 4 пробы, чтобы исследовать жидкость, находящуюся в пределах участка 35 канала. При этом маркировки 42 служат как для калибровки оптической системы, так и для автофокусировки оптической системы, чтобы фокусироваться на плоскости, в которой находится исследуемая жидкость.
Перечень ссылочных позиций
1 источник света
2 оптический датчик
3 оптика
4 держатель пробы
5 приемное приспособление
6 оптическая ось
7 угол
8 направление сдвига
9 впускное отверстие для жидкости
10 выпускное отверстие для жидкости
11 подводящая линия
12 отводящая линия
13 запорный клапан
14 запорный клапан
15 промышленный водопровод
16 запорный клапан
17 редукционный клапан
18 запорный клапан
19 резервуар пробы
20 сливная магистраль
21 блок управления и регулирования
22 первый переключатель
23 выступ
24 второй переключатель
25 фиксатор
26 рама
27 захватный элемент
28 торцевая часть
29 торцевая часть
30 верхняя пластина
31 нижняя пластина
32 сварочный шов
33 продольное ребро
34 направление вставки
35 участок канала
36 участок канала
37 канал
38 область в форме перемычки
39 упругий материал
40 кольцевое уплотнение
41 вертикальное направление просвечивания
42 маркировка.