Messvorrichtung zur online-Messung mindestens einer Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten bei mindestens zwei verschiedenen Flussraten für die Herstellung einer medizinischen Flüssigkeit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur online-Messung mindestens einer Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten bei mindestens zwei verschiedenen Flussraten und bei der Herstellung einer medizinischen Flüssigkeit, ein Messsystem aufweisend eine solche Messvorrichtung und mindestens zwei Leitungen zur Zuführung von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten sowie ein Steuergerät, ein flüssigkeitsführendes Produktionssystem zur Produktion medizinischer Flüssigkeiten mit einer solchen Messvorrichtung oder einem solchen und ein Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von einer Prozessflüssigkeit mit einer solchen Messvorrichtung, mit einem solchen Messsystem oder mit einem solchen flüssigkeitsführenden Produktionssystems.

Es sind flüssigkeitsführende Produktionsanlagen auf den Gebieten Wassertechnik, Reinwasserbereitung, Umkehrosmose, Dialysewasser, Dialysekonzentrat und Dialyseflüssigkeit sowie medizinische Lösungen bekannt. Beispiele für solche Produktionsanlagen sind Reinwasseranlagen zur Bereitung von Dialysewasser und Dialysekonzentrat-Mischanlagen.

Insbesondere bei für die Herstellung von Dialysewasser fordern die einschlägigen gesetzlichen Regelungen und Normen eine Überwachung der Wasserqualität und/oder beispielsweise den Nachweis einer spezifischen Rückhaltewirkung von Verschmutzungen durch eine Umkehrosmosemembran im Betrieb einer Umkehrosmoseanlage oder für eine Umkehrosmosemembran allein. Ähnliche Anforderungen werden an andere Reinwasserbereitungsanlagen gestellt. Aber auch auf den meisten anderen Gebieten und für die meisten anderen Anlagen gibt es Vorgaben für ein Mindestmaß an Sensorik, das die Anlagen aufweisen müssen. Neben den regulatorischen Anforderungen ist es aber auch für den technischen Erfolg eines flüssigkeitsführenden Produktionssystem ausschlaggebend, Messdaten bezüglich der Prozessflüssigkeiten zu erheben und Produktionsprozesse in Abhängigkeit von den Messdaten zu regeln.

Daher weisen bekannte flüssigkeitsführende Produktionssysteme zumeist Sensoren zur Messung von Eigenschaften von Prozessflüssigkeiten auf.

Bekannte flüssigkeitsführende Produktionssysteme wie beispielsweise Reinwasseranlagen, die mittels Umkehrosmose Reinwasser für die Dialyse produzieren, weisen mehrere identische Sensoren zur Messung derselben Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten an unterschiedlichen Messstellen auf. So kann es beispielsweise sein, dass zwei, drei, vier oder fünf Sensoren zur Messung der Temperatur und/oder der Leitfähigkeit von verschiedenen Prozessflüssigkeiten oder von Prozessflüssigkeiten in verschiedenen Produktionsstufen - z.B. vor und nach einer Filterstufe - über das Produktionssystem hinweg angeordnet sind. Dies dient dazu, Messdaten betreffend die Prozessflüssigkeit in verschiedenen Abschnitten oder Stadien zu erheben. Beispielsweise ist es bekannt, im Bereich der Speisewasserzuführung von Umkehrosmoseanlagen die zugeführten (noch nicht durch Umkehrosmose gereinigten) Flüssigkeiten, vor allem Wasser unterschiedlicher Qualitäten, Sensoren zur Messung von Leitfähigkeit und Temperatur des Wassers zuzuführen.

Bekannte flüssigkeitsführende Produktionssysteme haben das Problem, dass sie mehrere identische Sensoren zur Messung derselben Eigenschaft von mehreren verschiedenen Prozessflüssigkeiten oder derselben Prozessflüssigkeiten bei verschiedenen Flussraten benötigen, teilweise auch beides. Eine Anordnung von einer Mehrzahl identischer Sensoren zur Messung derselben Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten führt zu verschiedenen Nachteilen oder Problemen. Es führt direkt zu einem höheren Produktpreis eines flüssigkeitsführenden Produktionssystems. Redundante Sensoren erzeugen hohe Zusatzkosten. Darüber hinaus wird das Produktionssystem konstruktiv aufwändiger und räumlich größer, da für jeden Sensor Platz zur Anordnung, eine Anbindung an eine elektrische Versorgung und ein Steuergerät sowie konstruktive Maßnahmen erforderlich sind. Ein weiteres Problem besteht darin, die verschiedenen Sensoren gegeneinander abgleichen zu müssen, um konsistente Messdaten zu gewinnen. In der Praxis ist ein vollständiger Abgleich aufgrund der konstruktiven Eigenheiten und/oder großer Abstände der Sensoren voneinander nicht möglich. Für verschiedene Prozessflüssigkeiten bekannter flüssigkeitsführender Produktionssysteme sind sehr unterschiedliche Flussraten zu erwarten. Bekannte Messvorrichtungen für Flüssigkeiten sind nur für die Messung von einer Eigenschaft einer Flüssigkeit über einen schmaleren Bereich eingerichtet, sodass sie nur zur Messung einer Prozessflüssigkeit geeignet sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme abzumildern oder komplett zu vermeiden. So ist es beispielsweise eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl redundanter Sensoren zur Messung einer Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten in flüssigkeitsführenden Produktionssystemen zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung zur online-Messung mindestens einer Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten bei mindestens zwei verschiedenen Flussraten aufweisend einen Tank und ein hohles Staugefäß gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit gemäß Anspruch 13 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Die Messvorrichtung zur online-Messung mindestens einer Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit bei mindestens zwei verschiedenen Flussraten und bei der Herstellung einer medizinischen Flüssigkeit weist

- einen Tank zur Aufnahme der Prozessflüssigkeit, der Tank aufweisend einen Ablauf,

- ein hohles Staugefäß, welches i.) innerhalb des Tanks, in einer Seitenwand des Tanks oder an einer Seitenwand des Tanks angeordnet ist, ii.) von der Prozessflüssigkeit je nach Füllstand im Tank durchströmt werden kann, ganz gefüllt sein kann oder teilweise gefüllt sein kann, iii.) mindestens eine untere Öffnung, welche im unteren Bereich des hohlen

Staugefäßes angeordnet ist und fluidisch mit dem Innenraum des Tanks verbunden ist, durch die bei einem Füllstand des Tanks niedriger als dem Füllstand im hohlen Staugefäß im hohlen Staugefäß aufgestaute Prozessflüssigkeit in den Tank abfließen kann, iv.) mindestens eine obere Öffnung, welche im oberen Bereich des Staugefäßes angeordnet ist und fluidisch mit dem Innenraum des Tanks verbunden ist, sodass zusätzlich Prozessflüssigkeit aus dem hohlen Staugefäß durch die obere Öffnung in den Tank überlaufen kann, der Füllstand der Prozessflüssigkeit im hohlen Staugefäß bis zu mindestens einer oberen Öffnung reicht, v.) wobei der obere Bereich oberhalb des unteren Bereiches liegt, vi.) wobei die Summe der öuerschnitte der oberen Öffnungen mindestens zehnmal so groß ist wie die Summe der uerschnitte der unteren Öffnungen,

- einen Sensor zur Messung mindestens einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit, welcher so in dem hohlen Staugefäß angeordnet ist, dass er in Berührung mit der Prozessflüssigkeit sein kann, wenn sich Prozessflüssigkeit in dem hohlen Staugefäß staut, auf.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist durch die geometrische Gestaltung des hohlen Staugefäßes und seiner unteren und oberen Öffnungen besonders vorteilhaft dazu ausgeführt, dass mit unterschiedlichen Flussraten einströmende Flüssigkeiten dennoch den Sensor benetzten können und so eine ihrer Eigenschaften mit dem Sensor gemessen werden kann. Somit wird ermöglicht, mit verschiedenen Flussraten strömende Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor zu messen. Da verschiedene Prozessflüssigkeiten häufig mit unterschiedlichen Flussraten auftreten, wird dadurch ebenfalls ermöglicht, verschiedene Prozessflüssigkeiten bei unterschiedlichen Flussraten bezüglich einer Eigenschaft zu messen. Durch die Gestaltung des hohlen Staugefäßes kann über einen Bereich von Flussraten gemessen werden, wobei die maximale Flussrate mindestens zehnmal so hoch liegt wie die minimale Flussrate.

Neben der Überwindung der Probleme im Stand der Technik liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin, dass ein unter umständen aufwändiger Abgleich verschiedener Sensoren an verschiedenen Stellen einer Vorrichtung entfällt, weil derselbe Sensor verschiedene Flüssigkeiten misst.

Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung liegt darin, dass damit bestehende Systeme nachgerüstet werden können. In diesem Fall können hydraulische Stellglieder etc. erhalten bleiben und die Software eines Steuergeräts müsste aktualisiert werden.

Ein weiterer Vorteil der erfmdungsgemäßen Messvorrichtung liegt darin, dass Parameter verschiedener Prozessschritte eines flüssigkeitsführenden Produktionssystems mit nur ein und demselben Sensor erfasst werden können, indem die mit den jeweiligen Prozessschritten korrespondierenden Prozessflüssigkeiten dem einen Sensor in der Messvorrichtung zugeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfmdungsgemäßen Messvorrichtung liegt darin, dass sie in bestehende flüssigkeitsführende Produktionssystem oder Messsysteme nachträglich mittels Nachrüstens integriert werden kann. Da solche Anlagen in der Regel bereits Leitungen, Steuergeräte und Stellglieder aufweisen, kann durch Austausch eines Tanks die erfmdungsgemäße Messvorrichtung nachgerüstet werden. Das hohle Staugefäß mit seinen Öffnungen und der Sensor werden im Tank angeordnet. Das hohle Staugefäß muss nur angepasst an die bestehende Anlage ausgelegt bzw. positioniert werden, sodass die zu messenden Prozessflüssigkeiten in das hohle Staugefäß gelangen kann. Die erfmdungsgemäße Messvorrichtung bietet eine Vielzahl von geometrischen Anordnungsmöglichkeiten und ist dadurch an sehr viele Bestandssysteme anpassbar. Abschließend muss nur die Steuersoftware im Steuergerät angepasst werden, um vorhandene Stellglieder zu nutzen, um Flüssigkeitsströme zur Messung dem hohlen Staubgefäß zuzuführen und der Sensor im Staugefäß muss mit dem Steuergerät verbunden werden.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, ein hohles Staugefäß für einen Sensor vorzusehen, welches so mit Öffnungen ausgestattet ist, dass es ermöglicht, Flüssigkeiten sowohl mit geringen Flussraten als auch mit großen Flussraten zu messen. Somit reicht ein Sensor aus, verschiedene Flüssigkeiten und oder sehr unterschiedliche Flussraten von Prozessflüssigkeiten abzudecken. Dazu sind die Öffnungen und das hohle Staugefäß so ausgestaltet, dass sie sowohl als Mittel zum Stauen und als auch als Mittel, die Überlauf ermöglichen, wirken. Eine Stauwirkung ist deswegen erforderlich, weil bestimmte Sensoren beziehungsweise bestimmte Messvorgänge erfordern, dass ein Sensor in der zu messenden Flüssigkeit untergetaucht ist. Dies gilt beispielsweise für bestimmte Leitfähigkeitssensoren. Dementsprechend ermöglicht das hier vorgestellte hohle Staugefäß besonders vorteilhaft das Aufstauen von Prozessflüssigkeiten mit geringen Flussraten.

Für die hier vorgestellte Messvorrichtung ist wesentlich, dass das hohle Staugefäß so beschaffen ist, dass einströmende Flüssigkeiten über einen großen Bereich - wobei das Maximum mindestens eine Größenordnung über dem Minimum liegt - von Flussraten hinweg verlässlich dem in dem hohlen Staugefäß angeordneten Sensor zuführen kann. Bei geringen Flussraten staut das Gefäß die hindurchströmenden Flüssigkeiten mittels des nur relativ geringen Querschnittes der unteren Öffnung auf. Bei großen Flussraten steigt der Füllstand im hohlen Staugefäß, bis durch eine obere Öffnung zusätzlich aufgestaute Flüssigkeit abfließen kann. Wenn der Füllstand des Tanks, in dem sich das Staugefäß befindet, ansteigt, kann durch die Öffnungen Wasser aus dem Tank in das Staugefäß strömen und so zum Sensor gelangen. Dies gilt analog, wenn sich das hohle Staugefäß an einer Wand oder in einer Wand des Tanks befindet. Durch diese geometrische Beschaffenheit und Anordnung ermöglicht die Messvorrichtung die Messung verschiedener Flüssigkeiten mit verschiedenen Flussraten.

Das Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten bei verschiedenen Flussraten mit demselben Sensor mit einer Messvorrichtung, einem Messsystem, oder einem flüssigkeitsführenden Produktionssystem gemäß der Erfindung weist mindestens die folgenden Schritte auf: a. Separates Zuführen der zu messenden Prozessflüssigkeit zu dem Sensor im hohlen Staugefäß, b. Messen einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem Sensor, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit erreicht wurde, c. Speichern des Messwerts der Eigenschaft der Prozessflüssigkeit nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit. Dadurch ist besonders vorteilhaft sichergestellt, dass zu einem Messzeitpunkt jeweils nur eine Prozessflüssigkeit separat dem Sensor der Vorrichtung zum Messen zugeführt wird.

Weiterhin vorteilhaft wird dadurch sichergestellt, dass keine unbekannte Mischung von Prozessflüssigkeiten gemessen wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Messvorrichtung ist der Sensor ein Leitfähigkeitssensor oder Temperatursensor. Dadurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, redundante Sensoren dieser Typen einzusparen. Sowohl die Temperatur als auch die Leitfähigkeit von Flüssigkeiten sind wichtige Parameter im Bereich der flüssigkeitsführenden Produktionssysteme. Diese Parameter können entscheidende Größen für den Produktionsbetrieb sein. Insbesondere im Bereich medizinischer Flüssigkeiten ist es oft erforderlich, zumindest einen dieser Sensortypen zur Messung vorzusehen. Das trifft auch beispielsweise auf Reinwasseranlagen z.B. für die Dialyse aber auch Dialysat- und Dialysat-Konzentrat-Herstellungsanlagen zu. Im Fall des Leitfähigkeitssensors ergibt sich zusätzlich der Vorteil einer spürbaren Kosteneinsparung, wenn redundante Sensoren eingespart werden können. Für Leitfähigkeitssensoren ist nämlich häufig ein erhöhter Aufwand erforderlich: Die Versorgung einer Messzelle eines Sensors mit variabler Wechselstromquelle und die anschließende Aufbereitung der Messwerte sind technisch aufwendig und die dafür benötigten physischen Komponenten teuer. Dies gilt in besonderem Maße, wenn für jede zu beurteilende Flüssigkeit weit auseinanderliegende Einbaupositionen erforderlich sind und eine komplette Messstrecke, bestehend aus Zelle, Verdrahtung und Messumformer, benötigt wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Messvorrichtung sind zwei oder mehr Sensoren zur Messung unterschiedlicher Eigenschaften der Prozessflüssigkeit zusammen im hohlen Staugefäß angeordnet. Dadurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, für verschiedene zu messende Eigenschaften der Prozessflüssigkeiten redundante Sensoren einzusparen. Außerdem wird dadurch besonders vorteilhaft ermöglicht, relevante Eigenschaften der Flüssigkeiten am gleichen Ort zusammen zu messen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Messvorrichtung sind sowohl ein Leitfähigkeitssensor als auch ein Temperatursensor zusammen im hohlen Staugefäß angeordnet. Diese Kombination ist besonders vorteilhaft im Elmfeld medizinischer Flüssigkeiten, da in vielen Fällen beide Eigenschaften von Flüssigkeiten gemessen werden müssen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Messvorrichtung weist das hohle Staugefäß eine sich von oben nach unten verjüngende Form, eine Trichterform oder eine zylindrische Form auf. Eine sich von oben nach unten verjüngende Form und eine Trichterform eignen sich besonders gut für das Benetzen eines Sensors im unteren Bereich auch bei geringen Flüssen während bei größeren Flüssen der oben größere Querschnitt vorteilhaft zum Tragen kommt. Eine zylindrische Form ist besonders vorteilhaft günstig in der Herstellung und einfach in der Handhabung.

In einer besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagenen, die erfmdungsgemäße Messvorrichtung in ein Messsystems zu integrieren. Das Messsystem weist zusätzlich zur Messvorrichtung mindestens zwei Leitungen zur Zuführung von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten in den Tank, mindestens zwei Mittel zur Steuerung der Zuführung oder Abführung von Prozessflüssigkeiten in den Tank und ein Steuergerät auf. Das Steuergerät ist dazu konfiguriert, die Messwerte des Sensors zu erfassen und die Ventile zu steuern. Mittel zur Steuerung der Zuführung oder Abführung beziehen sich auf aktive hydraulische Stellglieder wie beispielsweise Ventile, Weichen oder Pumpen. Eine okkludierende Pumpe sperrt im Stillstand eine Leitung ab und gibt im Betrieb eine Leitung frei. Diese Stellglieder geben eine Leitung frei oder sperren eine Leitung ab und steuern dadurch den Fluss in der jeweiligen Leitung. Durch aktive Stellglieder kann besonders vorteilhaft ermöglicht werden, im Fall des Bedarfs einer Messung einer bestimmten Flüssigkeit mit kurzer Reaktionszeit diese Prozessflüssigkeit dem Tank der Vorrichtung - und somit auch dem Sensor - zur Messung zuzuführen. Die Kombination von der Messvorrichtung mit den weiteren Elementen des Messsystems ist außerdem besonders vorteilhaft autonom einsetzbar. Wenn ein bestehendes flüssigkeitsführendes Produktionssystem existiert, aber keine Nachrüstung mit allein einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung beabsichtigt wird oder möglich ist, kann mit Vorteil stattdessen ein erfmdungsgemäßes Messsystem nachgerüstet werden. Dadurch entfällt vorteilhaft, dass ein Steuergerät nachträglich mit aktualisierter Software ausgestattet werden muss. Es ist außerdem vorteilhaft sichergestellt, dass Leitungen, Mittel zur Steuerung des Flusses der Prozessflüssigkeiten und Steuergerät mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung bzw. deren Betrieb harmonieren.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Messsystems sind die mindestens zwei Leitungen so angeordnet, dass zwischen ihren endständigen Auslauföffnungen und dem hohlen Staugefäß jeweils eine Freifall strecke ausgebildet ist. Das bringt den besonderen Vorteil mit sich, dass das Messsystem besonders hygienisch eingerichtet ist. Weder zwischen den Leitungen kann es zur ungewollten Vermischung oder Kontamination kommen noch kann durch einen Rückfluss aus dem Tank in eine der Leitungen eine ungewollte Vermischung oder Kontamination resultieren.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Messsystems weist ein oder mehrere der folgenden Mittel zur Identifikation, welche Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem Sensor der Messvorrichtung ist, auf: a. zumindest ein Mittel zur Bestimmung der Füllhöhe in dem Tank, welches mehr als zwei verschieden hohe Füllstände im Tank erkennen kann, b. oder zumindest zwei Füllstandsgrenzschalter eingerichtet zur Bestimmung eines unteren und eines oberen Füllstands in dem Tank, c. oder das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das Strömen der verschiedenen Prozessflüssigkeiten in einer bestimmten zeitlichen Abfolge zu steuern, sodass die gegenwärtige Prozessflüssigkeit anhand des zeitlichen Verlaufes bestimmt werden kann, d. oder, wenn der Messbereich der Eigenschaften der Prozessflüssigkeit für die verschiedenen Prozessflüssigkeiten nicht überlappend ist, das Steuergerät ist dazu eingerichtet, anhand des Messwertes des Sensors und von bekannten Messbereichen für verschiedene Prozessflüssigkeiten eine Zuordnung von Messwert zu Prozessflüssigkeiten vorzunehmen.

Dadurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, Messwerte verschiedenen Prozessflüssigkeiten zuzuordnen. Dadurch wiederum wird vorteilhaft ermöglicht, einerseits eine Plausibilitätsüberprüfung anhand der erwarteten Messwerte durchzuführen und andererseits Messwerte mit Zuordnung zur jeweiligen Flüssigkeit abzuspeichem. In einer besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagenen, die erfmdungsgemäße Messvorrichtung oder das erfmdungsgemäße Messsystem in ein flüssigkeitsführendes Produktionssystem zur Produktion medizinischer Flüssigkeiten zu integrieren. Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil als integrierter Bestandteil eines flüssigkeitsführenden Produktionssystem wirken und dort die Kosten reduzieren und die Messqualität verbessern, indem redundante Sensoren entfallen und indem ein Abgleich obsolet wird, weil derselbe Sensor zumindest eine Eigenschaft verschiedener Prozessflüssigkeiten misst.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen flüssigkeitsführenden Produktionssystems ist als Wasseraufbereitungsanlage oder Reinwasserbereitungsanlage zur Bereitstellung von Dialysewasser ausgeführt. In diesem Beispiel ist die Messvorrichtung in einem Vorlagetank des Produktionssystems angeordnet. Da die meisten, wenn nicht alle, Prozessflüssigkeiten eines solchen Systems in oder durch einen Vorlagetank strömen, kann sich hierdurch mit besonderem Vorteil die Anzahl der redundanten Sensoren, eventuell sogar für gleich mehrere Eigenschaften von Prozessflüssigkeiten, reduzieren lassen. Weiterhin vorteilhaft entfällt hierbei der Bedarf, die eingesparten redundanten Sensoren gegeneinander abzugleichen, was andernfalls mit besonderem Aufwand verbunden sein kann. Eine wiederum besonders vorteilhafte Ausführungsform eines solchen flüssigkeitsführendes Produktionssystem ist als Umkehrosmoseanlage ausgeführt. Die vorgenannten Vorteile gelten hier in besonderem Maße, da diese Sensoren normativ gefordert sind. Eine Realisierung unter Vermeidung von unnötigen Redundanzen ist aber zulässig und kann deutlich zum kommerziellen Erfolg eines solchen Systems beitragen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen flüssigkeitsführenden Produktionssystems ist als Mischanlage zur Bereitstellung von Dialysierflüssigkeit oder Dialysierflüssigkeits-Konzentrat ausgeführt. Hierbei ist die Messvorrichtung in einem Vorlagetank oder Mischtank des Produktionssystems angeordnet ist. Da die meisten, wenn nicht alle, Prozessflüssigkeiten eines solchen Systems in oder durch einen Vorlagetank strömen, kann sich hierdurch mit besonderem Vorteil die Anzahl der redundanten Sensoren, eventuell sogar für gleich mehrere Eigenschaften von Prozessflüssigkeiten, reduzieren lassen. Weiterhin vorteilhaft entfällt hierbei der Bedarf, die eingesparten redundanten Sensoren gegeneinander abzugleichen, was andernfalls mit besonderem Aufwand verbunden sein kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt das separate Zuführen mit mindestens den folgenden Schritten: a. Absenken des Füllstands im Tank, bis der Füllstand unterhalb des hohlen Staugefäßes liegt, b. Freigabe der Leitung zur Zuführung der zu messenden Prozessflüssigkeit in das hohle Staugefäß.

Dadurch wird besonders vorteilhaft sichergestellt, dass nicht unbeabsichtigt noch im Tank befindliche Flüssigkeit mit dem Sensor im hohlen Staugefäß gemessen wird. Weiterhin vorteilhaft wird exakt die durch die freigegebene Leitung zugeführte Flüssigkeit gemessen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt das separate Zuführen mit mindestens den folgenden Schritten: a. Anheben des Füllstands im Tank bis zu einem Füllstand auf Höhe des Sensors oder höher.

Hierdurch kann besonders vorteilhaft die im Tank vorhandene Prozessflüssigkeit, welche wiederum eine Mischung von Prozessflüssigkeiten sein kann, gemessen werden. Weiterhin besonders vorteilhaft kann dadurch bei einer dynamischen Verschiebung der Mischverhältnisse der Flüssigkeit im Tank diese Verschiebung dank online-Messung dynamisch nachvollzogen werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Verfahrens wird mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor gemessen, wobei nacheinander in vertauschbarer Reihenfolge zumindest eine Eigenschaft einer ersten Prozessflüssigkeit mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit Absenken des Füllstands im Tank der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Zuführen durch Freigabe der Leitung zur Zuführung einer Prozessflüssigkeit gemessen wird und zumindest dieselbe Eigenschaft einer zweiten Prozessflüssigkeit mit einem Verfahren mit Anheben des Füllstands im Tank und dadurch Zuführen zum Sensor gemessen wird oder wobei eine zweite Prozessflüssigkeit erneut durch Zuführen mittels Freigabe einer Leitung zur Zuführung einer Prozessflüssigkeit, diesmal aber einer anderen Leitung als der Leitung der ersten gemessenen Prozessflüssigkeit, zur Messung demselben Sensor zugeführt wird. Dadurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, verschiedene Prozessflüssigkeiten nacheinander mit demselben Sensor hinsichtlich zumindest einer Eigenschaft zu messen. Durch die Messung nacheinander kann wiederum vorteilhaft ein Vergleich der gemessenen Eigenschaft der Flüssigkeiten erfolgen. Vorteilhaft können zwei oder mehr Prozessflüssigkeiten aus Leitungen und/oder eine Prozessflüssigkeit über den Tankfüllstand und eine andere Prozessflüssigkeit über eine Leitung dem Sensor zugeführt werden. Damit sind viele Prozessflüssigkeiten und Prozessschritte zur Herstellung eines flüssigkeitsführenden Produktionssystem abdeckbar.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt nach dem Absenken des Füllstands im Tank das separate Zuführen erfolgt, indem die im Tank verbliebende Prozessflüssigkeit zu einer Umkehrosmosemembran geführt wird und entweder die durch die Umkehrosmosemembran hindurchgetretene Flüssigkeit oder nicht durch die Umkehrosmosemembran hindurchgetretene Prozessflüssigkeit dem Sensor zugeführt wird. Dadurch lässt sich im Fall einer Umkehrosmoseanlage besonders vorteilhaft eine Eigenschaft von hergestelltem Reinwasser, welches durch die Membran getreten ist, oder von dem bei der Reinigung vor der Membran zurückbleibenden Wasser messen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines hier vorgeschlagenen Verfahrens werden mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor gemessen, wie weiter oben beschrieben, und es findet zusätzlich eine weitere Messung und ein Abgleich mit einem zweiten Sensor statt. Dabei umfasst das Verfahren zusätzlich mindestens die folgenden Schritte: a. Separates Zuführen der zu messenden Prozessflüssigkeit zu dem zweiten Sensor, b. Messen derselben Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem zweiten Sensor, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit erreicht wurde, c. Speichern des Messwerts der Eigenschaft der Prozessflüssigkeit nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit, d. Abgleich der Messwerte der beiden Sensoren.

Dadurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, einen vielseitig eingesetzten Sensor zusätzlich durch Abgleich mit einem weiteren Sensor zu überprüfen. Weiterhin vorteilhaft ist im Fall eines flüssigkeitsführenden Produktionssystems für medizinische Flüssigkeiten eine Bestätigung der Messwerte aus dem Tank mit zusätzlich einem weiteren stromabwärts gelegenen Sensor ermöglicht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die produzierte medizinische Flüssigkeit auch stromabwärts die erforderliche Qualität aufweist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist ein Messsystem oder flüssigkeitsführendes Produktionssystem ein Steuergerät auf, welches dazu konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Dadurch wird besonders vorteilhaft sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Verfahren separat zu messende Prozessflüssigkeiten zugeführt bekommt.

Das hohle Staugefäß kann auch im Deckel des Tanks der erfindungsgemäßen Messvorrichtung anstatt in oder an einer Seitenwand angeordnet sein.

In allen Ausführungsformen der Erfindung ist ein Sensor zur Messung mindestens einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit so in dem hohlen Staugefäß angeordnet ist, dass er in Berührung mit der Prozessflüssigkeit ist, wenn sich Prozessflüssigkeit in dem hohlen Staugefäß staut. Bevorzugt ist der Sensor unterhalb der oberen Öffnung oder der oberen Öffnungen angeordnet. Damit auch bei geringen Flussraten der Sensor in Berührung mit der zu messenden Prozessflüssigkeit oder sogar komplett von der Prozessflüssigkeit benetzt sein kann, ist der Sensor noch weiter bevorzugt im unteren Bereich des hohlen Staugefäßes oder angrenzend an den unteren Bereich des hohlen Staugefäßes angeordnet. Dadurch, dass die Summe der uerschnitte der oberen Öffnungen des hohlen Staugefäßes mindestens zehnmal so groß ist wie die Summe der uerschnitte der unteren Öffnungen, wird bewirkt, dass durch die oberen Öffnungen zusammen Prozessflüssigkeit mit der zehnfachen Flussrate als durch die unteren Öffnungen zusammen strömen kann. Dabei ist die Annahme, dass die Öffnungen des hohlen Staugefäßes alle von makroskopischer Ausdehnung sind, also gerade nicht so klein, dass Kapillareffekte oder Oberflächenspannung einen signifikanten Einfluss auf die Flussrate oder einen Strömungswiderstand haben. Öffnungen auf Nanometerskala sind also nicht gemeint. Außerdem wird dabei angenommen, dass die Viskosität der Prozessflüssigkeiten im Bereich von einer Größenordnung kleiner bis eine Größenordnung größer als die Viskosität von flüssigem Wasser liegt. Damit sind Viskositäten im Bereich von etwa 0,25 mPa s bis etwa 25 mPa s gemeint, also nicht eine hochviskose Flüssigkeit wie etwa reines Glycerin. Für solche Flüssigkeiten wird die mögliche Flussrate durch Öffnungen von der Größe der Öffnungen maßgeblich bestimmt. Neben Wasser in verschiedenen Temperaturen und Reinheitsgraden kommen als Prozessflüssigkeiten bevorzugt auch wässrige Lösungen von Salzen und / oder anderen Elektrolyten, wie sie bei der Herstellung von medizinischen Flüssigkeiten wie isotonischen Kochsalzlösungen, medizinischen Spüllösungen und insbesondere Dialysierflüssigkeit sowie Dialyse-Konzentrat als Prozessflüssigkeit auftreten. Dialyse-Konzentrat bezeichnet eine medizinische Flüssigkeit, aus der am Behandlungsort durch Mischung mit Reinwasser bzw. Dialysewasser Dialysierflüssigkeit hergestellt werden kann.

Die mindestens eine untere Öffnung der Messvorrichtung, welche im unteren Bereich des hohlen Staugefäßes angeordnet ist und fluidisch mit dem Innenraum des Tanks verbunden ist, kann als Abfluss des hohlen Staugefäßes angesehen werden. Denn durch die mindestens eine untere Öffnung kann eine Prozessflüssigkeit aus dem Inneren des hohlen Staugefäßes der Messvorrichtung in das Innere des Tanks fließen, wenn der Füllstand des Tanks niedriger als der Füllstand im hohlen Staugefäß liegt. In diesem Fall kann im hohlen Staugefäß aufgestaute Prozessflüssigkeit in den Tank abfließen. Es kann auch mehrere untere Öffnungen geben. Dasselbe gilt, wenn das hohle Staugefäß mehrere untere Öffnungen aufweist. Dabei ist nicht erforderlich, dass alle unteren Öffnungen auf derselben Höhe liegen. Alle unteren Öffnungen liegen im unteren Bereich des hohlen Staugefäßes. Die mindestens eine obere Öffnung der Messvorrichtung, welche im oberen Bereich des hohlen Staugefäßes angeordnet ist und fluidisch mit dem Innenraum des Tanks verbunden ist, kann als Überlauf-Öffnung angesehen werden. Denn durch die mindestens eine obere Öffnung kann eine Prozessflüssigkeit aus dem Inneren des Staugefäß in das Innere des Tanks fließen, wenn der Pegel / Füllstand im hohlen Staugefäß bis zu einer oder mehreren oberen Öffnungen hinauf reicht. Dann kann zusätzlich Prozessflüssigkeit aus dem hohlen Staugefäß durch die obere Öffnung in den Tank überlaufen. Denn die obere Öffnung ist fluidisch mit dem Innenraum des Tanks verbunden. Der Pegel / Füllstand im hohlen Staugefäß kann ansteigen, wenn mehr Prozessflüssigkeit in das hohle Staugefäß einströmt, als durch die mindestens eine untere Öffnung abfließt. Dann bewirkt das Einströmen der Flüssigkeit einen Anstieg des Pegels / Füllstands im hohlen Staugefäß. Aber auch wenn nicht mehr Prozessflüssigkeit einströmt, als durch die unteren Öffnungen abfließen kann, kann der Pegel / Füllstand noch hoch genug liegen, dass durch die oberen Öffnungen Prozessflüssigkeit ausströmt. Es kann auch mehrere obere Öffnungen geben. Dasselbe gilt, wenn das hohle Staugefäß mehrere obere Öffnungen aufweist. Dabei ist nicht erforderlich, dass alle oberen Öffnungen auf derselben Höhe liegen. Alle oberen Öffnungen liegen im oberen Bereich des hohlen Staugefäßes.

Online messend bedeutet hier, dass im Vorbeifluss, also ohne eine Probennahme, eine Flüssigkeit gemessen wird.

Im Kontext dieser technischen Offenbarung sind oben und unten eindeutig, da es um die Handhabung von Flüssigkeiten in der Gegenwart der Schwerkraft geht. So ist klar, dass sich Flüssigkeit in einem leeren Tank oder Staugefäß beim Füllvorgang zunächst unten ansammelt und dann beim Aufstauen oder Füllen weiter steigt, sodass die Oberfläche der Flüssigkeit ansteigt, also weiter nach oben reicht. Vorzugsweise beziehen sich oben und unten somit auf die Ausrichtung der Messvorrichtung in Einbaulage. So ist der Ablauf des Tanks in Einbaulage z.B. unten angeordnet.

Die obere Öffnung und untere Öffnung können in beliebiger Form gestaltet sein. Dabei ist unerheblich, ob die Öffnungen mit einem individuell zuzuordnenden Rand ausgestattet sind, der die Öffnung definiert, wie etwa bei einer Kreisbohrung - um die dann ein kreisförmiger Rand steht - oder ob die Öffnungen teilweise ohne Rand definiert sind, etwa bei einem Schlitz, der beispielsweise an einem Ende direkt in eine größere Öffnung übergeht. Für das Funktionieren ist erforderlich, dass die Öffnungen groß genug sind, dass Flüssigkeit hindurchdringen kann, also nicht so klein, dass die Flüssigkeit aufgrund ihrer Kapillarkräfte oder Molekülgröße nicht hindurchdringen kann. Wesentlich für das Funktionieren ist außerdem, dass die Öffnungen einen Durchgang von dem hohlen Staugefäß in den Tank erlauben, also nicht bloß Vertiefungen in der Wand sind, sondern Durchgangslöcher.

Sensoren und Messvorrichtungen zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit können im Kontext der vorliegenden Offenbarung einer Messzelle, welche Elektroden enthält, und eine Treiber- und Auswerteelektronik aufweisen. Dabei können alle genannten Komponenten oder nur Treiber- und Auswerteelektronik in einem sogenannten Messumformer zusammengefasst sein. Optional kann die Leitfähigkeits-Messzelle zusätzlich einen Temperatursensor wie beispielsweise ein Widerstandsthermometer oder einen Halbleiter-Temperatursensor aufweisen. Die Auswertungselektronik verarbeitet in unmittelbarer Nähe der Elektroden das rohe Messsignal in ein verarbeitetes Messsignal weiter, welches an ein Steuergerät oder eine weitere Auswertungseinheit übertragen werden kann.

Bevorzugt ist die hier vorgestellte Messvorrichtung bzw. das Messsystem so eingerichtet, dass eine dritte separate Prozessflüssigkeit gemessen werden kann, welche nicht direkt aus einer Leitung heraus dem Sensor zugeführt wird, sondern den Sensor über den Füllstand im Tank erreicht. Bei ausreichend hohem Füllstand im Tank dringt die im Tank befindliche Prozessflüssigkeit durch die Löcher des hohlen Staugefäßes bis zum Sensor vor. Die Prozessflüssigkeit im Tank kann beispielsweise eine Mischung von andere Prozessflüssigkeiten, welche beispielsweise über Leitungen zugeführt werden können, sein. In dieser Variante ist es erforderlich, dass der Tank gestaut werden kann. In allen Ausführungsformen ist es erforderlich, dass das Innere des Tanks mit dem Inneren des hohlen Staugefäßes in flui di scher Verbindung steht.

Bevorzugt ermöglicht die Geometrie von Tank und hohlem Staugefäß ein Vermischen verschiedener Prozessflüssigkeiten im Tank. Das Vermischen kann beispielsweise wünschenswert sein, wenn gerade keine Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit gemessen wird oder wenn eine Eigenschaft einer Mischung von Prozessflüssigkeiten gemessen wird.

Dialysewasser ist Reinwasser, das zur Bereitung von Dialysierflüssigkeit - auch Dialysat genannt - geeignet ist. Dialyse ist eine Nierenersatzbehandlung. Gemeint sind hier sowohl Hämodialyse als auch Peritonealdialyse. Häufig wird Dialysewasser hergestellt, indem Leitungswasser verschiedene Filterstufen durchläuft. Dabei werden Verunreinigungen und Wasserhärte entfernt. In einer Filterstufe kommt dabei häufig Umkehrosmose zum Einsatz. Eine Prozessflüssigkeit kann daher beispielsweise bevorzugt das sogenannte Weichwasser sein, welches bereits verschiedene Filterstufen, z.B. einen Grobfilter und einen Aktivkohlefilter, durchlaufen hat sowie in einem Enthärter in seiner Wasserhärte reduziert wurde. Dieses Weichwasser wird dann häufig durch eine Umkehrosmosemembran gepresst, um Reinwasser zu bereiten. In diesem Fall kann man das Reinwasser auch Umkehrosmose- Wasser nennen. Umkehrosmose wird auf Englisch als reverse osmosis - auch als RO abgekürzt - bezeichnet. Daher ist eine gängige Bezeichnung für das Umkehrosmosewasser auch RO-Wasser. Umkehrosmosewasser bzw. RO-Wasser können auch eine Prozessflüssigkeit im Kontext der Erfindung sein.

Beispiele für flüssigkeitsführende Produktionssysteme im Kontext der vorliegenden Offenbarung sind kompakte Umkehrosmoseanlagen, welche beispielsweise angepasst sind für die Produktion von Reinwasser für die Dialyse (auch genannt Dialysewasser). Solche Anlagen können so kompakt dimensioniert sein, dass sie portabel, mit Rollen ausgestattet und beispielsweise von der Größe eines Reisekoffers sind. Solche Anlagen können ausgelegt sein, ein einzelnes Behandlungsgerät für Hämodialyse oder Peritonealdialyse versorgen zu können. Sie können aber auch etwas leistungsfähiger sein und für die Versorgung von bis zu vier oder fünf solcher Behandlungsmaschinen ausgelegt. Solche Produktionssysteme können beispielsweise Sensoren zur Messung der Eigenschaften der folgenden Prozessflüssigkeiten aufweisen:

Zulaufwasser (welches dem Produktionssystem zugeführt wird und eventuell schon eine Grobfilterstufe passiert hat) bzw. Weichwasser (wenn es eine Stufe zur Reduzierung der Wasserhärte durchlaufen hat), den Reinwasservorlauf, den Rücklauf von unverbrauchtem Reinwasser aus einer Ringleitung mit Verbrauchern (auch Reinwasserrücklauf - wobei Reinwasser im Kontext der Umkehrosmose auch Permeat genannt wird, da es durch die Umkehrosmosemembran gepresst wurde), sowie das sogenannte Speisewasser oder Mischwasser, welches beispielsweise eine Mischung aus Eingangswasser und Reinwasserrücklauf sein kann und so genannt wird, weil damit die Umkehrosmosemembran gespeist wird. Speisewasser oder Mischwasser kann auch beispielsweise eine Mischung aus zwei oder mehreren Prozessflüssigkeiten wie Weichwasser, bei der Reinigung an der Membran zurückgehaltenes Wasser (auch als Retentat) und Reinwasser bezeichnet werden, welches sich in einem Tank einer hier vorgestellten Messvorrichtung befinden kann. Ein Rücklauf für Reinwasser ist häufig und in bestimmten Konstellationen sogar obligatorisch. Dabei wird produziertes Reinwasser, das nicht durch die angeschlossenen Verbraucher entnommen worden ist, zurückgeführt - beispielsweise über eine Ringleitung oder Rückführungsleitung. Für solche Produktionssystem kommen beispielsweise Flussraten von Zulaufwasser oder Weichwasser von 200 - 1500 Liter/Stunde, Reinwasserrücklauf 10 - 300 Liter/Stunde und Speisewasser oder Mischwasser 600 - 1200 Liter/Stunde. In diesem Beispiel ist die zu erwartende Flussrate auf den Bereich 10 - 1500 Liter pro Stunde. Der Maximalwert der Flussrate ist 150-fach so groß wie der Minimalwert. Dennoch ist es möglich, mit der hier offenbarten technischen Lösung eine Eigenschaft mehrerer Prozessflüssigkeiten über die ganze Bandbreite von Flussraten hinweg zu messen. Dies wird ermöglicht, indem eine Ausführungsform des hohlen Staugefäßes so gestaltet ist, dass die Summe der Querschnitte der oberen Öffnungen 150-fach so groß ist wie die Summe der Querschnitte der unteren Öffnungen.

Beispiele für flüssigkeitsführende Produktionssysteme im Kontext der vorliegenden Offenbarung sind zentrale Umkehrosmoseanlagen, welche beispielsweise angepasst sind für die Produktion von Reinwasser für die Dialyse (auch genannt Dialysewasser) zur Versorgung einer Vielzahl von Dialysemaschinen in einem Krankenhaus oder einem Dialysezentrum. So können beispielsweise zehn oder 30 oder 50 Hämodialyse-Behandlungsmaschinen zugleich versorgt werden. Solche flüssigkeitsführende Produktionssystem sind beispielsweise stationär in einem Versorgungsraum installiert und über mehrere Quadratmeter ausgedehnt.

Solche Produktionssysteme können beispielsweise Sensoren zur Messung der Eigenschaften der folgenden Prozessflüssigkeiten aufweisen: Zulaufwasser bzw. Weichwasser, wenn es eine Stufe zur Reduzierung der Wasserhärte durchlaufen hat, den Reinwasservorlauf, den Rücklauf von unverbrauchtem Reinwasser aus einer Ringleitung mit Verbrauchern (auch Reinwasserrücklauf) sowie Speisewasser oder Mischwasser. Als Mischwasser wird beispielsweise eine Mischung aus zwei oder mehr Prozessflüssigkeiten wie Weichwasser, bei der Reinigung an der Membran zurückgehaltenes Wasser (auch als Retentat) und Reinwasser bezeichnet, welches sich in einem Tank einer hier vorgestellten Messvorrichtung befinden kann. Reinwasser kann beispielsweise nach dem Durchlaufen einer Verteilerleitung mit Verbrauchen zurückgeführt werden, wenn es nicht verbraucht wurde. Für solche Produktionssystem kommen beispielsweise Flussraten von Zulaufwasser oder Weichwasser von 2000 - 8000 Liter/Stunde, Reinwasserrücklauf 100 - 400 Liter/Stunde und Speisewasser oder Mischwasser 2500 - 20000 Liter/Stunde vor. In diesem Beispiel ist die zu erwartende Flussrate auf den Bereich 100 - 20000 Liter pro Stunde. Der Maximalwert der Flussrate ist 200-fach so groß wie der Minimalwert.

In einem in der Praxis vermutlich häufiger auftretenden Beispielhaften Fall produziert ein flüssigkeitsführendes Produktionssystem typischerweise 4000 Liter Reinwasser pro Stunde. Mit einem auf das Wasser bezogenen Wirkungsgrad von 50% werden zu dieser Produktion 8000 Liter Weichwasser pro Stunde benötig. Die maximale Flussrate einer Prozessflüssigkeit Mischwasser könnte 12000 Liter pro Stunde betragen, die maximale Flussrate in diesem Beispiel. Der Rücklauf von unverbrauchtem Reinwasser wird dagegen nur 400 bis 800 Liter pro Stunde betragen. Damit ergibt sich, dass die maximale Flussrate 30fach so hoch ist, wie die minimale Flussrate.

In einem weiteren Beispiel aus der Praxis könnte die Flussrate für Weichwasser durch Leitungseinbußen durch die Vorfiltration maximal 6000 Liter pro Stunde betragen und zugleich die Rückführung von unverbrauchtem Reinwasser nie weniger als 600 Liter pro Stunde. Dann wäre die Maximale Flussrate lOmal so hoch wie die minimale Flussrate.

Alle Ausführungsformen der Erfindung können so ausgelegt sein, dass zwei verschiedene Prozessflüssigkeiten über oberhalb endende Leitungen dem hohlen Staugefäß zugeführt werden und die dritte Prozessflüssigkeit über ein Anheben des Füllstands der Flüssigkeit im Tank. Dennoch ist es möglich, mit der hier offenbarten technischen Lösung eine Eigenschaft mehrerer Prozessflüssigkeiten über die ganze Bandbreite von Flussraten hinweg zu messen. Dies wird ermöglicht, indem eine Ausführungsform des hohlen Staugefäßes so gestaltet ist, dass die Summe der Querschnitte der oberen Öffnungen 200-fach so groß ist wie die Summe der Querschnitte der unteren Öffnungen.

In einer Variante der Messvorrichtung oder des Messsystems ist die Zuführung der zu messenden Prozessflüssigkeiten so eingerichtet, dass mehrere Leitungen stromaufwärts der endständigen Öffnung der Leitung ineinander münden. Dadurch können vorteilhaft mehrere Prozessflüssigkeiten durch denselben endständigen Leitungsabschnitt in das hohle Staugefäß gelangen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Reinwasseranlage für die Produktion von Dialysewasser mittels Umkehrosmose eine Messvorrichtung auf. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Eigenschaften Temperatur und Leitfähigkeit von zwei, drei oder vier verschiedenen Prozessflüssigkeiten dieses flüssigkeitsführenden Produktionssystems zu messen. Die zugeführten Flüssigkeiten sind beispielsweise das Speisewasser, das dem Produktionssystem zugeführt wird, hergestelltes jedoch unverbrauchtes Reinwasser (im Fall einer Umkehrosmoseanlage als Permeat bezeichnet), das beispielsweise zur Reinwasseranlage zurückgeführt wird, und ein Gemisch der Flüssigkeiten im Tank, in dem die Messvorrichtung angeordnet ist.

Ein separates Zuführen einer zu messenden Prozessflüssigkeit in kontrollierter Weise ist für die Erfindung wesentlich. Es ist auch zu beachten, dass auch das sogenannte Speisewasser oder Mischwasser im Kontext der Erfindung als eine separate Prozessflüssigkeit anzusehen ist, obwohl es sich dabei um eine Mischung von mehreren Prozessflüssigkeiten handelt: Zum Zeitpunkt der Messung mit dem Sensor befindet sich in kontrollierter Weise nur diese Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem Sensor. Das erfindungsgemäße Messsystem oder flüssigkeitsführende Produktionssystem können Mittel zum Speichern von Daten wie beispielsweise eine Speicherkarte oder eine Festplatte aufweisen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche oder ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden werden die Vorrichtungen und Verfahren mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 die erfindungsgemäße Messvorrichtung zur online-Messung mindestens einer Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten bei mindestens zwei verschiedenen Flussraten aufweisend ein hohles Staugefäß in einem Tank in einer ersten Ausführungsform in einem erfindungsgemäßen Messsystem einer beispielhaften Ausführungsform,

Figur 2 dieselbe erfindungsgemäße Messvorrichtung mit einem Tank als Teil desselben erfindungsgemäßen Messsystems wie in Figur 1, wobei in drei verschiedenen Teilansichten Fig. 2a, Fig. 2b, Fig. 2c verschiedene Füllstände des Tanks gezeigt werden,

Figur 3 drei verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit verschiedenen Formgestaltungen von Tank und hohlem Staugefäß, wobei jede der drei Ausführungsformen wiederum in jeweils drei unterschiedlichen Teilansichten gezeigt ist,

Figur 4 drei weitere verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit verschiedenen Formgestaltungen von Tank und hohlem Staugefäß, wobei jede der drei Ausführungsformen wiederum in jeweils drei unterschiedlichen Teilansichten gezeigt ist,

Figur 5 eine Detailansicht blickend in das Innere eines hohlen Staugefäßes und eines Tanks einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, wie sie auch in den Figuren 3a-l, 3a-2 und 3a-3 b gezeigt ist, mit einer beispielhaften Gestaltung für eine untere Öffnung im unteren Bereich und eine obere Öffnung im oberen Bereich des hohlen Staugefäßes,

Figur 6 das erfindungsgemäße flüssigkeitsfuhrende Produktionssystem mit einer Messvorrichtung zur online-Messung mindestens einer Eigenschaft von Prozessflüssigkeiten bei mindestens zwei verschiedenen Flussraten aufweisend ein hohles Staugefäß in einem Tank in einer ersten Ausführungsform in einem erfindungsgemäßen Messsystem einer beispielhaften Ausführungsform,

Figur 7 das erfindungsgemäße Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor in einer beispielhaften Ausführungsform, bei der der Füllstand im Tank abgesenkt und die zu messende Prozessflüssigkeit über eine Zulaufleitung dem Sensor zugeführt wird,

Figur 8 das erfindungsgemäße Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor in einer beispielhaften Ausführungsform, bei der der Füllstand im Tank abgesenkt und die zu messende Prozessflüssigkeit über eine Zirkulation dem Sensor zugeführt wird,

Figur 9 das erfindungsgemäße Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor in einer beispielhaften Ausführungsform, bei der der Füllstand im Tank angehoben wird und dadurch die zu messende Prozessflüssigkeit dem Sensor zugeführt wird,

Figur 10 ein erfindungsgemäße Verfahren zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von mindestens zwei verschiedenen Prozessflüssigkeiten mit demselben Sensor in einer beispielhaften Ausführungsform, bei der zusätzlich eine Messung derselben Eigenschaft derselben Flüssigkeit mit einem zweiten Sensor erfolgt.

In den Figuren können gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen referenziert sein.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 100 im Kontext eines Messsystems 300. Ein beispielhaftes hohles Staugefäß 7 hat eine Form entsprechend einem Zylindermantel im unteren Bereich 25 und einem schiefen Trichter im oberen Bereich 35. Das beispielhafte hohle Staugefäß 7 ist in einem Tank 4 angeordnet, weist beispielsweise eine untere Öffnung 20 im unteren Bereich 25 und beispielsweise drei bis acht obere Öffnungen 30 im oberen Bereich 35 auf. Ein Sensor 6 zur Messung mindestens einer Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit ist so angeordnet, dass er mit einer sich im hohlen Staugefäß 7 stauenden Flüssigkeit in Berührung, also in Messkontakt, stehen kann. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform der Messvorrichtung 100 ist das hohle Staugefäß 7 im Inneren des Tanks 4 an einer Seitenwand angeordnet. Da in dieser Ausführungsform das hohle Staugefäß 7 mit seinem höchsten Punkt niedriger liegt als die Oberkante des Tanks 4, kann Prozessflüssigkeit auch über den Rand des trichterförmigen oberen Teil Bereich 35 des hohlen Staugefäßes 7 in den Tank 4 überlaufen.

In der Figur 1 sind elektrische Verbindungen als gepunktete Linie und hydraulische Leitungen als durchgezogene Linie gezeigt. Das gilt auch für Figuren 2 und 6.

Die Messvorrichtung 100 ist in Figur 1 als Teil eines beispielhaften Messsystems 300 gezeigt. Das Messsystem verfügt über ein Steuergerät 8, welches hier beispielhaft nicht nur mit dem Sensor 6 verbunden ist, sondern auch mit einem oberen Füllstandsgrenzschalter 4.1 und einem unteren Füllstandsgrenzschalter 4.2 sowie mit mehreren Sperrventilen, z.B. Ventil 5.1 in der Leitung 5 am Ablaufanschluss des Tanks 4. Es sind drei Leitungen 1, 1.1, 1.2, 1.3 für drei Prozessflüssigkeiten so angeordnet, dass sich ihre endständigen Öffnungen oberhalb des hohlen Staugefäßes 7 befinden. Hier reichen die Leitungen in den Tank 4 hinein und haben etwas Abstand zum hohlen Staugefäß 7, sodass eine Freifall strecke ausgebildet ist. Figur 2 zeigt das Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 100 im Kontext eines Messsystems 300 aus Figur 1 mit drei unterschiedlichen Füllständen des Tanks 4 zur besseren Illustration auf einer Zeichnungsseite. So zeigt Figur 2a einen leeren Tank 4 und somit dasselbe wie Figur 1 nur in einer verkleinerten Darstellung. Figur 2b zeigt einen Füllstand, welcher lediglich bis zum beispielhaften unteren Füllstandsgrenzschalter 4.2 reicht. Hierbei ist das hohle Staugefäß 7 der Messvorrichtung 100 nicht untergetaucht in der Flüssigkeit im Tank 4. Der Füllstand im Tank 4 liegt unterhalb des hohlen Staugefäßes 7. Optional könnten hier aber auch andere Mittel zur Erfassung des Füllstands austauschweise vorgesehen sein, etwa ein Mittel zum Messen einer Vielzahl von diskreten Füllständen mit Reed-Sensoren oder eine kontinuierliche Füllstandsmessung. Figur 2c zeig einen hohen Füllstand, der fast bis zum oberen Rand des Tanks 4 und zum oberen Füllstandsgrenzschalter 4.1 reicht. In diesem Fall ist das hohle Staugefäß 7 der Messvorrichtung 100 unterhalb des Füllstands im Tank, also komplett untergetaucht in der Prozessflüssigkeit.

Die Figuren 3a, 3b, 3c, 4a, 4b und 4c zeigen beispielhafte Ausführungsformen von dem hier offenbarten Messsystem in verschiedenen geometrischen Gestaltungen. Alle sechs gezeigten beispielhaften Ausführungsformen weisen mindestens eine untere Öffnung 20 im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7 auf. Die untere Öffnung 20 kann beispielsweise als Kreis-Bohrung oder als Spalt ausgeführt sein. Optional ist die untere Öffnung 20 in einen Wandabschnitt 72 im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7 gestaltet. Bevorzugt ist die untere Öffnung 20 als Spalt ausgeführt, welcher sich bis zum Boden oder untersten Punkt des Innenraums des hohlen Staugefäßes 7 erstreckt. Dadurch wird besonders vorteilhaft ermöglicht, dass einerseits auch bei niedrigsten Füllständen im hohlen Staugefäß 7 bereits Prozessflüssigkeit aus dem hohlen Staugefäß 7 durch die untere Öffnung 20 hinaustreten kann. Andererseits sorgt dieses Hinaustreten von Prozessflüssigkeit aus dem hohlen Staugefäß 7 dafür, dass im Fall von einem Eintritt von Prozessflüssigkeit in das hohle Staugefäß 7 die darin enthaltene Flüssigkeit sich stets in einer Strömungsbewegung befindet. Die stete Strömungsbewegung bewirkt vorteilhaft eine zwangsläufige Durchmischung der Flüssigkeit im hohlen Staugefäß 7. Dadurch wird wiederum bewirkt, dass der Sensor 6 bei der Messung stets eine Mischung der im hohlen Staugefäß 7 vorhandenen Prozessflüssigkeit misst, also nicht etwa nur einen Bestandteil einer schlecht durchmischten Mischung von Prozessflüssigkeiten im hohlen Staugefäß 7. Vorteilhaft wird also eine getrennte Schichtung verschiedener Flüssigkeiten im hohlen Staugefäß 7 vermieden. Eine solche Schichtung wäre ungünstig, weil dadurch die Messung des Sensors 6 dahingehend verfälscht werden könnte, dass eine Eigenschaft nur eines Bestandteils der im hohlen Staugefäß 7 vorhandenen Flüssigkeit messen würde. Eine beispielhafte Ausgestaltung für eine untere Öffnung wird in größerem Detail in Figur 5 gezeigt. Die Ausführung der unteren Öffnung 20 als Spalt oder Schlitz ist dabei nur eine Möglichkeit zur Gestaltung. Die in diesem Absatz gemachten Ausführungen gelten auch für anders geformte untere Öffnungen 20, sofern zumindest eine untere Öffnung 20 sich bis zum untersten Punkt des Innenraums des hohlen Staugefäßes 7 erstreckt.

Dabei zeigen die Figuren 3a-l, 3a-2 und 3a-3 dieselbe Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten. Figur 3a-l zeigt eine beispielhafte Messvorrichtung 100 in einer Schnittansicht von einer Seite, wobei der innere Aufbau der Messvorrichtung 100 ersichtlich wird. Figur 3a-2 zeigt dieselbe beispielhafte Messvorrichtung 100 in einer Seitenansicht. Figur3a-3 zeigt dieselbe beispielhafte Messvorrichtung in einer Draufsicht. Analog zeigen die Figuren 3b, 3c, 4a, 4b und 4c jeweils eine andere beispielhafte Ausführungsform einer hier offenbarten Messvorrichtung 100 mit diesen drei verschiedenen Ansichten Schnittzeichnung: -1, Seitenansicht: -2, Draufsicht: -3.

Die Figur 3c zeigt eine beispielhafte Ausführungsform für eine Messvorrichtung 100 und ein Messsystem 300, bei der das hohle Staugefäß 7 als Teil der Wand des Tanks 4 gestaltet ist, jedoch als separates Teil gefertigt wird. Durch die Fertigung des hohlen Staugefäßes 7 als separates Teil wird die Herstellung des Messsystems 300 vorteilhaft vereinfacht und kostengünstiger. So kann beispielsweise das hohle Staugefäß 7 zunächst mit dem Sensor 6 bestückt und danach flüssigkeitsdicht in Verbindung mit dem Tank 4 zusammengefügt werden.

Die Figuren 3a und 4b zeigen anstelle von zwei Füllstandsgrenzschaltern 4.1, 4.2 eine Anordnung mit einer länglichen, senkrecht angeordneten Platine mit Reed-Sensoren zur Erfassung einer Vielzahl von diskreten Füllständen.

Die Figur 4a zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Messvorrichtung 100, bei der das hohle Staugefäß 7 nach unten hin verlängert wurde, sodass es unterhalb des unteren Bereichs 25 und der unteren Öffnung 20 abschnittsweise parallel zum Tank 4 verläuft. Somit ist der Ablaufanschluss des Tanks 4 an einen Abschnitt des hohlen Staugefäßes 7 angeschlossen und der Tankablauf erfolgt über das hohle Staugefäß 7. Wenn diese Ausführungsform beispielsweise im Kontext eines flüssigkeitsführenden Produktionssystems 1000 angeordnet ist und eine Säugpumpe 10 an den unteren, nicht mit dem Tank 4 verbundenen Anschluss des hohlen Staugefäßes angeschlossen ist, ergibt sich im Betrieb der Pumpe besonders vorteilhaft eine stärkere Durchmischung von Prozessflüssigkeiten im hohlen Staugefäß 7, weil die Säugpumpe 10 teilweise durch das hohle Staugefäß 7 ansaugt.

Die Figuren 4a und 4b zeigen eine beispielhafte Ausführungsform mit denselben Vorteilen bei der Fertigung wie für die beispielhafte Ausführungsform, die in Figur 3c gezeigt und oben beschrieben wurde.

Die Figur 4c zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, bei der der Tank 4 im wesentlichen Zylinderförmig gestaltet ist und das hohle Staugefäß an einer Seitenwand des Tanks 4 so angeordnet ist, dass es sich komplett im Inneren des Tanks 4 befindet. Es weist einen trichterförmigen Abschnitt auf.

Figur 5 zeigt das Innere einer beispielhaften Messvorrichtung 100 identisch mit der Messvorrichtung 100, die in den Figuren 3a-l, 3a-2 und 3a-3 bereits aus drei anderen Ansichten gezeigt wurde, in einer perspektivischen Ansicht mit Blick von oben. Die Figur 5 zeigt exemplarisch für viele Ausführungsformen der Messvorrichtung 100, wie das hohle Staugefäß 7, der Tank 4, die untere Öffnung 20 und die obere Öffnung 30 gestaltet sein können. In der gezeigten Ausführungsform ist das hohle Staugefäß 7 in einer Seitenwand des Tanks 4 ausgeformt. Das hohle Staugefäß 7 weist einen im Wesentlichen trichterförmigen uerschnitt auf und verjüngt sich von oben nach unten. Im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7 ist eine Öffnung 63 zur Aufnahme des Sensors 6 der Messvorrichtung 100 in der Seitenwand gestaltet. (Der Sensor 6 ist zur besseren Illustration in dieser Darstellung nicht gezeigt. Ebenso werden mögliche Abdeckungen und zuführende Leitungen 1 zur besseren Übersicht nicht gezeigt.) Im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7 ist eine untere Öffnung 20 als senkrecht verlaufender Spalt oder Schlitz geformt. Die untere Öffnung 20 geht nahtlos in die obere Öffnung 30 über. Der uerschnitt der oberen Öffnung 30 ist mehr als zehnmal so groß wie der Querschnitt der unteren Öffnung 20. Die obere Öffnung 30 entspricht in diesem Ausfiihrungsbeispiel im Wesentlichen der Schnittfläche zwischen dem im Wesentlichen trichterförmig gestalteten hohlen Staugefäß 7 und dem zylindrisch geformten Tank 4, wodurch die obere Öffnung 30 sich von unten nach oben dem Zylinder folgend aufweitet. Es ist klar erkennbar, dass in dieser beispielhaften Ausführungsform die untere Öffnung 20 in einem Wandabschnitt 72 im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7 angeordnet ist. In dieser beispielhaften Ausführungsform ermöglicht der Wandabschnitt 72 ein Aufstauen einer Flüssigkeit auch mit relativ geringen Flussraten im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7. Man könnte den Wandabschnitt 72 also auch als Stauwand bezeichnen. Der untere Bereich 25 ist in dieser Ausführungsform im Wesentlichen wannenförmig gebildet, wobei in Längsrichtung zwei parallele, senkrechte Seitenwände die Wanne bilden und somit den unteren Bereich der Messvorrichtung begrenzen. An den kurzen Seiten wird der untere Bereich 25 einerseits durch den Wandabschnitt 72 begrenzt, in dem sich die hier als Spalt ausgebildete untere Öffnung 20 befindet. Die andere kurze Seite wird durch eine Ausformung entsprechend eines halben Zylindermantels begrenzt. Der obere Bereich 35 beginnt unmittelbar oberhalb der Oberkannte des Wandabschnitts 72 bzw. der unteren Öffnung 25. Die obere Öffnung 30 ist hierbei denkbar als in der Ebene des Wandabschnitts 72 liegend, jedoch oberhalb des Wandabschnitts 72: Wenn eine Prozessflüssigkeit den unteren Bereich 25 ausfüllt und weiterhin mehr Flüssigkeit in das hohle Staugefäß 7 einströmt, als durch die untere Öffnung 20 entweichen kann, wird der Füllstand weiter ansteigen und die Oberkannte der unteren Öffnung 20 sowie des Wandabschnitts 72 überschreiten. Dann wir die Proessflüssigkeit durch die obere Öffnung 30 in den Tank 4 der Messvorrichtung 100 strömen. Diese Ausführungsform stellt eine beispielhafte Möglichkeit zur geometrischen Gestaltung dar. Es sind aber auch andere Gestaltungen des hohlen Staugefäßes 7 möglich, die keinen Wandabschnitt 72 wie den gezeigten erfordern, sondern z.B. allein mit Öffnungen - beispielsweise Bohrungen - als eine oder mehrere untere Öffnungen 20 sowie als eine oder mehrere obere Öffnungen 30 nach demselben Prinzip funktionieren. Wesentlich ist dabei, dass die Summe der Querschnitte aller oberen Öffnungen 30, welche im oberen Bereich 35 des hohlen Staugefäßes 7 angeordnet sind, einen viel größeren Querschnitt - beispielsweise den zehnfachen oder den hundertfachen Querschnitt - aufweisen, als die unteren Öffnungen 20, welche im unteren Bereich 25 des hohlen Staugefäßes 7 angeordnet sind. Da der untere Bereich 25 unterhalb des oberen Bereiches 35 liegt und in allen Ausführungsformen der Messvorrichtung 100 der Sensor 6 im unteren Bereich angeordnet ist, wird dadurch ermöglicht, mit dem Sensor eine Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit über eine großen Bereich von Flussraten, mit denen die Prozessflüssigkeit strömt, zu messen.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für flüssigkeitsführendes Produktionssystem 1000 mit einem Messsystem 300 mit einer Messvorrichtung 100. In diesem Beispiel ist das flüssigkeitsführende Produktionssystem 1000 eingerichtet zur Herstellung von Reinwasser für die Dialyse mittels Umkehrosmose, wobei eine Pumpe 10 Wasser durch eine Umkehrosmosemembran 12 drückt und somit bestimmte Bestandteile aus dem Wasser herausgefiltert werden. Gegenüber bekannten Produktionssystemen wurde durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Anzahl der Sensoren 6, 16.1 auf zwei reduziert: Eine Messvorrichtung 100 mit hohlem Staugefäß 7 und Sensor 6 ist im Tank 4 eingerichtet zur Messung aller Prozessflüssigkeiten stromaufwärts der Umkehrosmosemembran 12 und ein zweiter Sensor 16.1 ist eingerichtet zur Messung des produzierten Reinwassers auf der Verteil strecke stromabwärts der Umkehrosmosemembran 12. Dabei ist die Messvorrichtung 100 so im Tank 4 angeordnet, dass sie auf einer Höhe unterhalb eines oberen Füllstandsgrenzschalters 4.1 und unterhalb eines unteren Füllstandgrenzschalters 4.2 liegt. Diese Anordnung ermöglicht zu erfassen, ob der Füllstand des Tanks 4 unterhalb der Messvorrichtung 100 liegt, sodass diese nur von einer durch eine erste oder zweite Leitung 1, 2 ausströmende Flüssigkeit (oder beide) durchströmt wird, oder oberhalb der Messvorrichtung 100, sodass diese von dem Gemisch von Flüssigkeiten im Tank 4 gefüllt ist. In diesem Beispiel wird durch eine erste Leitung 1 Weichwasser, durch eine zweite Leitung 2 Reinwasser im Rücklauf von der Umkehrosmosemembran 12 in den Tank 4 der Messvorrichtung 100 mit dem hohlen Staugefäß 7 zugeführt. Das hohle Staugefäß 7 weist mindestens eine untere Öffnung 20 und mindestens eine obere Öffnung 30 auf, wobei die Summe der uerschnitte der oberen Öffnungen 30 mindestens zehnmal so groß ist wie die Summe der unteren Öffnungen 20 und angepasst ist an den Bereich von Flussraten, die für die verschiedenen Prozessflüssigkeiten im Betrieb möglich sind. In der Messvorrichtung 100 ist ein Sensor 6 zur Messung mindestens einer Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit angeordnet. Die Messvorrichtung 100 ist Teil eines Messsystems 300, welches ein Steuergerät 8 aufweist. Das Steuergerät 8 ist dazu eingerichtet, ein Messsignal vom Sensor 6 zu erhalten und das Einströmen verschiedener Prozessflüssigkeiten in das hohle Staugefäß 7 und / oder den Tank 4 der Messvorrichtung 100 zu steuern, indem es das Ventil an der ersten Leitung 1 und das Ventil 14 an dem von der dritten Leitung 3 abzweigenden Abflussleitung 15 sowie das optionale Ventil 5.1 an der Leitung am Abfluss 5 des Tanks 4 steuert. Optional steuert das Steuergerät 8 auch eine Pumpe 10, welche an der Leitung am Abfluss 5 des Tanks 4 angeordnet ist. Die Verteil strecke stromabwärts der Reinwasserseite der Umkehrosmosemembran 12 umfasst eine Ringleitung 16.2, an welche Verbraucher 16.8, z.B. Dialysemaschinen, angeschlossen sein können. Das unverbrauchte Reinwasser bzw. Dialysewasser (oder auch Permeat) gelangt am Ende des Verteilsystems über eine Drossel 16.3 und die zweite Leitung 2 so zurück in den Tank 4, dass sie beim Einströmen das hohle Staugefäß 7 der Messvorrichtung 100 anströmen kann. Eine dritte Leitung 3 führt das sogenannte Konzentrat oder auch Retentat, also das an der Umkehrosmosemembran 12 zurückgehaltene Wasser, über eine erste Drossel 3.2 und eine zweite Drossel 3.1 zurück in den Tank 4. Es gibt also in diesem Ausführungsbeispiel einen Anschluss 13 an der Umkehrosmosemembran 12, über den Prozessflüssigkeit, welche zur Umkehrosmosemembran 12 gepumpt wurde, aber welche nicht durch die Umkehrosmosemembran 12 hindurchgetreten ist. Diese Prozessflüssigkeit wird Retentat genannt, da sie zwar die Umkehrosmosemembran überströmt hat, aber von der Membran zurückgehalten wurde. Diesen Anschluss nennt man daher auch Retentatanschluss. Von diesem Anschluss 13 führt die dritte Leitung 3 mit einer ersten Drossel 3.2 und einer zweiten Drossel 3.1 zurück zum Tank und es zweigt eine Abflussleitung 15 ab, die über ein Ventil 14 und eine dritte Drossel 15.1 zum Abfluss 15.7 in die Kanalisation führt. Die dritte Leitung 3 führt nicht durch die Membran hindurchgetretene Flüssigkeit, also Retentat, zurück in den Tank 4. Bei dem in Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die dritte Leitung 3 eine spezifische Leitung zur Rückführung des Retentats in den Tank 4 und so angeordnet, dass das Retentat nicht direkt in die Messvorrichtung 100 gelangt, sondern nur indirekt über einen Stauvorgang im Tank 4, einzeln oder in Mischung mit den anderen im Tank 4 vorhandenen Prozessflüssigkeiten. Diese Anordnung ist optional. Es ist alternativ auch möglich, auch die dritte Leitung 3 so anzuordnen, dass das Retentat direkt in das hohle Staugefäß 7 der Messvorrichtung 100 gelangen kann, wobei zwischen dem Ende der dritten Leitung 3 beispielsweise eine Freifall strecke vorgesehen sein kann. Eine Freifall strecke ist in dieser Ausführungsform für die erste Leitung 1 und die zweite Leitung 2 zwischen ihrem endständigen Ausgang und dem hohlen Staugefäß 7 der Messvorrichtung 100 sowie zwischen der dritten Leitung 3 und dem Tank 4 gezeigt. Das Steuergerät 8 kann mit Hardwarekomponenten und Softwartekomponenten zur elektronischen Datenerfassung und Datenverarbeitung der Messdaten sowie zur Steuerung des Produktionssystem 1000 eingerichtet sein. Figur 7 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf für ein erfindungsgemäßes Verfahren 500 zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von einer Prozessflüssigkeit. In der Praxis werden verschiedene Prozessflüssigkeiten von beispielsweise flüssigkeitsführenden Produktionssystemen 1000 fast immer unterschiedliche Flussraten aufweisen. Aber auch dann, wenn zufällig in einer Betriebs Situation die beiden Flüssigkeiten fast identische, bis auf Nachkommastellen identische oder im Rahmen der Messungenauigkeit identische Flussraten haben, ist das Verfahren anwendbar. Das Verfahren kann mit einer Messvorrichtung 100, einem Messsystem 300 oder einem flüssigkeitsführenden Produktionssystem 1000 gemäß der Erfindung ausgeführt werden und weist mindestens die folgenden Schritte auf: a. Separates Zuführen 531, 532 der zu messenden Prozessflüssigkeit zu dem Sensor 6 im hohlen Staugefäß 7, b. Messen 540 einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem Sensor 6, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit erreicht 545 wurde, c. Speichern 555 des Messwerts der Eigenschaft der Prozessflüssigkeit nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit.

Im Folgenden wird das Verfahren beispielhaft beschrieben, wie es mit einem Messsystem 300 mit Füllstandsgrenzschaltern 4.2 und 4.1, welches in den Figuren 1, 2 und 6 gezeigt wird, ausgeführt werden kann. Das Verfahren ist aber auch mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 100 eingebaut in eine andere Vorrichtung möglich.

In diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst in mehreren Schritten 511, 520, 525, 528 der Füllstand im Tank 4 abgesenkt 510, bis der Füllstand unterhalb des hohlen Staugefäßes liegt, um ein separates Zuführen 531 der zu messenden Flüssigkeit zum Sensor 6 zu ermöglichen. Ein separates Zuführen einer zu messenden Prozessflüssigkeit in kontrollierter Weise ist für die Erfindung wesentlich. Das Absenken 510 des Füllstands ist jedoch nur eine von mehreren Möglichkeiten. Es ist auch zu beachten, dass auch das sogenannte Speisewasser oder Mischwasser im Kontext der Erfindung als eine separate Prozessflüssigkeit anzusehen ist, obwohl es sich dabei um eine Mischung von mehreren Prozessflüssigkeiten handelt. Dazu wird in einem ersten Schritt 511 nach dem Start 501 des Verfahrens 500 der Zulauf 1.1 gesperrt. Danach wird der Füllstand im Tank 4 gesenkt, indem Flüssigkeit aus dem Tank 4 entfernt 520 wird. Dabei ist für das Verfahren 500 unerheblich, in welcher Weise das Entfernen 520 der Flüssigkeit aus dem Tank 4 geschieht. Beispielhaft würde das Entfernen 520 der Flüssigkeit aus dem Tank 4 im Fall einer Vorrichtung 100 wie dem Messsystem 100 aus Figur 1 bedeuten, dass unten aus dem Tank 4 durch den sogenannten Tankablauf 5 Flüssigkeit strömt und das Ablaufventil 5.1 geöffnet ist. Beispielsweise kann das Entfernen 520 im Fall eines flüssigkeitsführenden Produktionssystems 1000 wie in Figur 6 gezeigt über eine Abflussleitung 15 vom Ablaufventil 5.1 hin zu einem Abfluss 15.7 - z.B. zur Kanalisation - erfolgen. Das Entfernen der Flüssigkeit aus dem Tank 520 wird fortgesetzt, bis der Füllstand des unteren Füllstandsgrenzschalter 4.2 erreicht 528 ist. Sobald das der Fall ist, wird die Pumpe 10 deaktiviert 528 und es wird der Zulauf 1.1 im nächsten Schritt 531 geöffnet. Nun wird die Messung 540 einer Eigenschaft der Flüssigkeit mit dem Sensor 6 gestartet. Es werden hier beispielhaft Temperatur und Leitfähigkeit gemessen. Die Messung 540 wird fortgesetzt, bis die minimale Erfassungszeit erreicht 545 ist. Danach werden die Messdaten gespeichert 555. Sobald das der Fall ist, wird der Zulauf 1.1 gesperrt 511 und das Messverfahren 500 ist abgeschlossen 599.

Figur 8 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf für ein erfindungsgemäßes Verfahren 500 zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von einer Prozessflüssigkeit. Wie bei dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird zunächst in mehreren Schritten 511, 520, 525, 528 der Füllstand im Tank 4 abgesenkt 510, bis der Füllstand unterhalb des hohlen Staugefäßes liegt, um ein separates Zuführen 531 der zu messenden Flüssigkeit zum Sensor 6 zu ermöglichen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus Figur 7 erfolgt hier das Zuführen 532 der zu messenden Prozessflüssigkeit zu dem Sensor 6 durch Zirkulieren der Prozessflüssigkeit.. Zur Illustration sind die Verfahrensschritte hier so geschildert, dass sie beispielhaft mit einem Messsystem 300 mit einer Messvorrichtung 100 wie in einem flüssigkeitsführenden Produktionssystem 1000 in Figur 6 gezeigt ausgeführt werden aber das Verfahren 500 ist nicht auf die Ausführung mit diesen Vorrichtungen 100, 300, 1000 eingeschränkt, sondern kann auch mit anderen Vorrichtungen durchgeführt werden. Da das in Figur 6 gezeigte beispielhafte flüssigkeitsführende Produktionssystem 1000 eine Ausführungsform zeigt, wie eine Umkehrosmoseanlage - aufweisend das hier offenbarte Messvorrichtung 100 und das hier offenbarte Messsystem 300 - ausführt, sind manche Begriffe in der Schilderung zu Figur 8 spezifisch für Umkehrosmoseanlagen. Bei der Ausführung des hier offenbarten Verfahrens 500 mit einem anderen flüssigkeitsführenden Produktionssystem 1000, beispielsweise einer Mischanlage zur Herstellung von Dialysekonzentrat, müssen die Begriffe für Vorrichtungsbestandteile teilweise entsprechend angepasst werden.

Zunächst wird in mehreren Schritten 511, 520, 525, 528 der Füllstand im Tank 4 abgesenkt 510, bis der Füllstand unterhalb des hohlen Staugefäßes liegt. Dazu wird in einem ersten Schritt 511 nach dem Start 501 des Verfahrens 500 das Ventil 1.1 in der ersten Leitung 1 gesperrt, sodass durch diese Leitung 1 keine Prozessflüssigkeit in den Tank 4 strömt. Dann wird in einem zweiten Schritt 520 Flüssigkeit aus dem Tank 4 entfernt, bis in einem dritten Schritt 525 eine Überprüfung ergibt, dass der Füllstand im Tank 4 niedriger als die Messvorrichtung 100 liegt. Dadurch ist für den späteren Verlauf des Messverfahrens 500 sichergestellt, dass nicht eventuell im Tank 4 vorhandene aufgestaute Flüssigkeit gemessen wird. Ein Beispiel für einen hohen Füllstand ist für ein Messsystem 300 mit einer Messvorrichtung 100 in Figur 2c gezeigt. Im Ausführungsbeispiel aus Figur 6 wird zur Durchführung des Absenkens 510 des Füllstand im Schritt des Entfernens gemäß Verfahrensschritt 520 das Ventil 5.1 am Abfluss 5 des Tanks 4 geöffnet und die stromabwärts dazu angeordnete Pumpe 10 eingeschaltet, wodurch eventuell im Tank 4 vorhandene Prozessflüssigkeit zur stromaufwärts gelegenen Seite der Umkehrosmosemembran 12 gelangt. Die genaue Gestaltung der Vorrichtung ist aber für das Verfahren unerheblich. Daher wird auch an dieser Stelle nicht tiefer darauf eingegangen, welche weiteren Aktionen im Fall der beispielhaften Vorrichtung 1000 aus Figur 6 erfolgen, damit die Flüssigkeit über die Abflussleitung 15 zu einem Abfluss 15.7 gelangen bzw. wie Drosseln 3.2, 3.1 ausgelegt sein müssten, damit die Flüssigkeit zum Abfluss 15.7 gelangt. Es gibt in diesem Ausführungsbeispiel und im Ausführungsbeispiel aus Figur 6 einen Anschluss 13 an der Umkehrosmosemembran 12, über den Prozessflüssigkeit, welche zur Umkehrosmosemembran 12 gepumpt wurde, aber welche nicht durch die Umkehrosmosemembran 12 hindurchgetreten ist. Diese Prozessflüssigkeit wird Retentat genannt, da sie zwar die Umkehrosmosemembran 12 überströmt hat, aber von der Membran 12 zurückgehalten wurde. Diesen Anschluss 13 nennt man daher auch Retentatanschluss 13. Von diesem Anschluss 13 führt eine dritte Leitung 3 mit einer ersten Drossel 3.2 und einer zweiten Drossel 3.1 zurück zum Tank 4 und es zweigt eine Abflussleitung 15 ab, die über ein Ventil 14 und eine dritte Drossel 15.1 zum Abfluss 15.7 in die Kanalisation führt. Die dritte Leitung 3 führt nicht durch die Membran hindurchgetretene Flüssigkeit, also Retentat, zurück in den Tank 4. Das Ventil 14 im Verlauf der abzweigenden Leitung 15 zum Abfluss 15.7 in den Kanal wird geöffnet, sodass von der Pumpe 10 transportierte Flüssigkeit, welche nicht durch die Umkehrosmosemembran 12 hindurchgetreten ist, über die abzweigende Leitung 15 zum Abfluss 15.7 in die Kanalisation gelangt. Entlang der Leitung ist außerdem eine optionale weitere Drossel 15.1 der abzweigenden Leitung 15 zum Abfluss 15.7 in die Kanalisation gezeigt. Durch diese Konfiguration und den Betrieb der Pumpe 10 sinkt der Füllstand des Tanks 4, sofern er vorher oberhalb des unteren Füllstandsgrenzschalter 4.2 gelegen hat, ab und der untere Füllstandsgrenzschalter 4.2 wird erkennen, wenn der Füllstand bis unter den Füllstandsgrenzschalter 4.2 gefallen ist. In Figur 2b ist dieser Zustand für ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Pumpe 10 wird weiter betrieben, bis der untere Füllstandsgrenzschalter 4.2 einen darunter liegenden Füllstand erkennt. Sobald dies der Fall ist, wird das Ventil 14 an der von der dritten Leitung 3 abzweigenden Leitung 15 zum Abfluss 15.7 zur Kanalisation geschlossen und die Pumpe 10 weiterhin betrieben. Infolgedessen zirkuliert die Pumpe 10 Prozessflüssigkeit in der zweiten Leitung 2, welche durch die Umkehrosmosemembran getreten ist und auf der stromabwärts gelegenen Seite der Membran 12 in die Verteilleitung 16, 16.2 führt, welche dann schließlich bei der Rückführung zum Tank 4 zur zweiten Leitung 2 wird. Durch diese Zirkulation wird dem Sensor 6 separat die zu messende Prozessflüssigkeit, in diesem Fall also durch die Membran 12 getretenes Reinwasser, zugeführt. Zugleich zirkuliert die Pumpe 10 Prozessflüssigkeit in der dritten Leitung 3, welche nicht durch die Umkehrosmosemembran hindurchgetretene Prozessflüssigkeit an der stromaufwärts gelegenen Seite 13 der Umkehrosmosemembran ableitet.

Figur 9 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf für ein erfindungsgemäßes Verfahren 500 zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft von einer Prozessflüssigkeit. Im Unterschied zu den in Figuren 7 und 8 gezeigten Verfahren 500 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel in mehreren Schritten 560, 515, 527 ein Anheben 519 des Füllstands im Tank 4, bis der Füllstand bis mindestens oberhalb des Sensors 6 oder oberhalb des hohlen Staugefäßes liegt, und damit ein separates Zuführen 532 der zu messenden Flüssigkeit zum Sensor 6. Das Verfahren kann mit einer Messvorrichtung 100, einem Messsystem 300 oder einem flüssigkeitsführenden Produktionssystem 1000 gemäß der Erfindung ausgeführt werden und weist mindestens die folgenden Schritte auf:

- Aktivieren des Produktionsbetriebs einer Umkehrosmose 560, d.h. Förderbetrieb von Wasser durch die Umkehrosmosemembran 12,

Öffnen 15 der Zul aufl eitung für W ei chwas ser 1.1 ,

- Fortsetzen dieses Vorgangs bis ein oberer Füllstand erreicht 527 ist, d.h. bis beispielsweise ein oberer Füllstandsgrenzschalter 4.1 auslöst.

Damit ist die im Tank 4 angestaute Flüssigkeit dem Sensor 6 zugeführt. Optional schließt sich daran ein weiterer Schritt 529 an, bei dem die Vorrichtung so geregelt wird, dass der Füllstand im Tank 4 im Wesentlichen gleichbleibt, also weiterhin den oberen Füllstandsgrenzschalter 4.1 auslöst. Dies kann fortgesetzt werden, bis eine Messung 540 eine vorbestimmte Mindestzeit zur Messung erreicht 545 hat. Dann wird der Messwert gespeichert 555 und der Produktionsbetrieb der Umkehrosmose, d.h. Förderbetrieb, kann abgestellt 565 werden.

Figur 10 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf für ein erfindungsgemäßes Verfahren 500 zur separaten Messung von mindestens einer Eigenschaft einer Prozessflüssigkeit und zum Abgleich mit einem zweiten Sensor 16.1.

Dabei umfasst diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zu den Schritten separates Zuführen 531, 532 der zu messenden Prozessflüssigkeit zu dem Sensor 6 im hohlen Staugefäß 7, Messen 540 einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem Sensor 6, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit erreicht 545 wurde, Speichern 555 des Messwerts der Eigenschaft der Prozessflüssigkeit nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit mindestens die folgenden Schritte: a. Separates Zuführen der zu messenden Prozessflüssigkeit zu dem zweiten Sensor 16.1, b. Messen 542 derselben Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem zweiten Sensor 16.1, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit erreicht 547 wurde, c. Speichern 557 des Messwerts der Eigenschaft der Prozessflüssigkeit nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit, d. Abgleich 558 der Messwerte der beiden Sensoren 6, 16.1.

Optional kann danach eine Bewertung des Ergebnisses des Abgleichens 558 erfolgen. Optional wird das Ergebnis des Abgleichens 558 abgespeichert 559.

Diese Ausführungsform des Verfahrens 500 ist kombinierbar mit einem Verfahren 500, wie es in den Figuren 7, 8 oder 9 gezeigt ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens, exemplarisch beschrieben unter Bezugnahme auf das flüssigkeitsführende Produktionssystem aus Figur 6, kann das Zuführen 560 einer Prozessflüssigkeit zu dem zweiten Sensor 16.1 erfolgen, indem der Produktionsbetrieb einer Umkehrosmoseanlage aktiviert wird und somit einer Umkehrosmosemembran 12 eine Prozessflüssigkeit zugeführt wird. Die durch die Umkehrosmosemembran 12 hindurchgetretenen Flüssigkeit zu einem zweiten Sensor 16.1 stromabwärts der Umkehrosmosemembran 12 geführt. Danach erfolgt das Messen 542 einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem zweiten Sensor 16.1, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit 547 erreicht wurde. Nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit 547 wird der Messwert gespeichert 557. Dann schließt sich in mehreren Teilschritten das Absenken 510 des Füllstands im Tank 4, bis er unterhalb des hohlen Staugefäßes 7 liegt, an. Daraufhin schließen sich Schritte wie bei dem in Figur 8 gezeigten Verfahren an: Es erfolgt das Zuführen der im Tank verbliebenen Prozessflüssigkeit zu einer Umkehrosmosemembran 12 und Zuführen 532 der durch die Umkehrosmosemembran 12 hindurchgetretene Flüssigkeit zu dem Sensor 6, danach das Messen 540 einer Eigenschaft der Prozessflüssigkeit in Berührung mit dem Sensor 6, bis eine vorbestimmte Mindestmesszeit erreicht 545 wurde, das Speichern 555 des Messwerts des zweiten Sensors 6 nach Erreichen der vorbestimmten Mindestmesszeit, Abgleich 558 der Messwerte der beiden Sensoren 6, 16.1. Optional: Speichern 559 des Abgleichs der beiden Messwerte.