CH652504A5 - Device for automatic sampling of liquids from vessels - Google Patents

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CH652504A5
CH652504A5 CH856080A CH856080A CH652504A5 CH 652504 A5 CH652504 A5 CH 652504A5 CH 856080 A CH856080 A CH 856080A CH 856080 A CH856080 A CH 856080A CH 652504 A5 CH652504 A5 CH 652504A5
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CH
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piston
cylinder
actuating
vessel wall
metering
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Application number
CH856080A
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German (de)
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Antonin Masek
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Ceskoslovenska Akademie Ved
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    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/20Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
    • G01N1/2035Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Probenahme von Flüssigkeiten aus einem Gefäss. The invention relates to a device for the automatic sampling of liquids from a vessel.

Es ist bekannt, Proben aus einem geschlossenen Gefäss, z.B. aus einem Fermentationstank oder aus einem Kultiva-tionsgefäss, vorwiegend von Hand, zu entnehmen, und zwar so, dass man als Leitungsanschluss in dem Boden des Gefäs-ses ein Schlauchstück mit einem Quetschhahn anschliesstund für die Probenahme den Quetschhahn öffnet und die Probe entnimmt. It is known to sample from a closed vessel, e.g. can be removed from a fermentation tank or from a cultivation vessel, mainly by hand, in such a way that a piece of tubing with a pinch valve is connected as a line connection in the bottom of the vessel and the pinch valve is opened for sampling and the sample is taken.

Diese Methode ist zwar sehr einfach, weist aber eine ganze Reihe von Nachteilen auf. So ist es sehr schwierig, eine genau dosierte Probe zu entnehmen. Die in dem Schlauchstück zwischen dem Quetschhahn und dem Anschluss am Boden des Gefässes zurückbleibende Suspension bildet ein totes, nicht gerührtes und mit dem Nährgas nicht vermischtes Volumen. Diese nicht lebende Suspension ist selbstverständlich unerwünscht, weshalb sie zuerst abgelassen werden muss, da sie die Eigenschaften der lebendigen Kultur im Gefäss nicht aufweist. Although this method is very simple, it has a number of disadvantages. It is very difficult to take a precisely dosed sample. The suspension remaining in the piece of tubing between the pinch valve and the connection at the bottom of the vessel forms a dead volume that has not been stirred and is not mixed with the nutrient gas. This non-living suspension is of course undesirable, which is why it must be drained first, since it does not have the properties of the living culture in the vessel.

Eine bekannte Vorrichtung, welche insbesondere bei einem Fermentationstank verwendet wird, nützt den Überdruck aus und besteht aus einem Eintrittsrohr für Druckluft mit einem Abschlussventil und aus einem Austrittsrohr, welches in den Inhalt des Fermentationstanks eintaucht und mit einem Abschlussventil versehen ist. Durch den Überdruck im Tank wird durch das Austrittsrohr eine unbestimmte Menge des Tankinhaltes geliefert. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt in der Unmöglichkeit, wiederholt genau dosierte Proben zu entnehmen. Ferner ist es unmöglich, die beiden Rohre mit sterilem Wasser durchzuspülen, so dass in den Rohren die Reste von Mikroorganismen verbleiben, welche die nachfolgende Probe ungünstig beeinflussen können. A known device, which is used in particular in a fermentation tank, uses the excess pressure and consists of an inlet pipe for compressed air with a shutoff valve and an outlet pipe which is immersed in the contents of the fermentation tank and is provided with a shutoff valve. Due to the overpressure in the tank, an undetermined amount of the tank contents is delivered through the outlet pipe. The disadvantage of this device is the impossibility of repeatedly taking precisely dosed samples. Furthermore, it is impossible to rinse the two tubes with sterile water, so that the remains of the remains of microorganisms remain in the tubes, which can adversely affect the subsequent sample.

Bei anderen Gefassen ist eine weitere Vorrichtung für die Entnahme von Proben bekannt, bei der in einem Rohr in der In other vessels, another device for taking samples is known, in which in a tube in the

Gefässwand ein zylindrischer Kolben verschiebbar geführt ist. Ist der Kolben zurückgezogen, schliesst sein Ende die Rohrmündung in der Gefässwand ab. Durch Einschieben des Kolbens in das Gefäss fliesst Gefässinhalt in einen Hohlraum 5 des Kolbens. Nach Zurückziehen wird der Kolben um 180° gedreht, und der Inhalt des Hohlraumes fliesst aus. Die Probe kommt aber in Kontakt mit der Luft, und zudem wird der Kolben von Hand bedient. Vessel wall a cylindrical piston is slidably guided. When the piston is retracted, its end closes off the pipe mouth in the vessel wall. By pushing the piston into the vessel, the contents of the vessel flow into a cavity 5 of the piston. After pulling back, the piston is turned through 180 ° and the contents of the cavity flow out. However, the sample comes into contact with the air and the piston is operated by hand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der ein-lo gangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass sie praktisch keine Toträume aufweist, steriles Durchspülen ermöglicht und automatisch arbeitet. The object of the invention is to design a device of the type described at the outset in such a way that it has practically no dead spaces, enables sterile flushing and works automatically.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass in die Gefässwand ein Zylinder eingesetzt ist, in wel-i5 chem drei Kolben übereinander angeordnet sind, und zwar ein Verschlusskolben für den Verschluss des Zylinders in der Gefässwand, ein Dosierkolben und ein Betätigungskolben, welche miteinander durch koaxiale Kolbenstangen verbunden sind, von denen die obere Kolbenstange hohl ist und im 20 oberen Teil mit Öffnungen zum Umlenken eines Spülmediums auf die Zylinderwände versehen ist und der untere Teil dieser Kolbenstange in dem Dosierkolben gelagert und an einem dort mündenden Zufuhrkanal angeschlossen ist, welcher mit einem Zulauf fluchtet, wenn der Dosierkolben sich in der 25 untersten Lage befindet, und die untere Kolbenstange unter dem Betätigungskolben mit einem Schaltarm zur Betätigung eines Schalters für die Zuleitung eines Druckmediums und eines Schalters für die Zuleitung eines Spülmediums versehen ist, wobei oberhalb des Betätigungskolbens sich eine Druckfe-30 der befindet und der Raum unter dem Betätigungskolben an einen Zulauf für das Druckmedium, welcher mit einem Ventil versehen ist, und gleichzeitig an einen Ablauf für das Druckmedium, welcher mit einem Drosselventil versehen ist, angeschlossen ist, und ferner die Stirnfläche des Dosierkolbens 35 schräg zu einem Ablauf geneigt ist. This object is achieved according to the invention in that a cylinder is inserted into the vessel wall, in which three pistons are arranged one above the other, namely a closure piston for the closure of the cylinder in the vessel wall, a metering piston and an actuating piston which are connected to one another are connected by coaxial piston rods, of which the upper piston rod is hollow and is provided in the upper part with openings for deflecting a flushing medium onto the cylinder walls, and the lower part of this piston rod is mounted in the metering piston and connected to a supply channel opening there, which is connected to an inlet is in alignment when the metering piston is in the lowest position, and the lower piston rod below the actuating piston is provided with a switching arm for actuating a switch for the supply of a pressure medium and a switch for the supply of a flushing medium, above the actuating piston a Druckfe-30 the is located and the space under the actuating piston to an inlet for the pressure medium, which is provided with a valve, and at the same time to an outlet for the pressure medium, which is provided with a throttle valve, and also the end face of the metering piston 35 obliquely to one Drain is inclined.

Der Zylinder kann in der Gefässwand in eine Buchse eingesetzt sein, in welcher er durch einen Ringkeil festklemmbar ist. The cylinder can be inserted into a socket in the vessel wall, in which it can be clamped by an annular wedge.

Die Vorteile der Vorrichtung nach der Erfindung liegen in 40 der Vermeidung von Totraum, weshalb das Ablassen von nicht lebender Suspension wegfällt, die Menge der entnommenen Probe wiederholt genau bestimmt werden kann und die Vorrichtung die automatische Probenahme und das Durchspülen der Vorrichtung nach der Probenahme er-45 möglicht. The advantages of the device according to the invention lie in the avoidance of dead space, which is why the draining of non-living suspension is omitted, the amount of the sample taken can be repeatedly determined precisely, and the device enables automatic sampling and rinsing of the device after sampling. 45 possible.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt und nachfolgend beschrieben. The invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment in section and described below.

Durch die Gefässwand 1, z.B. durch den Doppelboden ei-50 nes Fermentationstanks, erstreckt sich eine Buchse 2, welche mit der Gefässwand 1 fest verbunden wird. Der untere Teil der Buchse 2 weist auf der Innenseite eine Anschrägung auf, in welcher ein mit einer Überwurfmutter 4 einpressbarer Ringkeil 3 eingesetzt ist. Durch diesen Keil ist ein Zylinder 5 55 in der Buchse 2 abgedichtet. Diese Zylinderbefestigung ist besonders geeignet für den Fall, wenn der Zylinder 5 in dem Doppelboden des Fermentationstanks befestigt werden soll. Bei anderen Gefässen, welche nur eine einfache Wand haben, genügt die Befestigung des Zylinders 5 an der Wand 1 mit 60 Hilfe eines Flansches. Der Zylinder 5 ist mit seinem oberen Ende mit der Gefässwand bündig. Das untere Ende des Zylinders 5 ist erweitert und geschlossen. In diesem erweiterten Zylinderraum ist ein Betätigungskolben 6 eingesetzt, welcher durch eine Feder 7 nach unten gedrückt wird. Oberhalb des 65 erweiterten Zylinderraumes befindet sich ein engerer Zylinderraum mit einem Dosierkolben 8 und einem Verschlusskolben 9. Der Betätigungskolben 6 und der Dosierkolben 8 sind durch eine untere Kolbenstange 10 miteinander verbunden, Through the vessel wall 1, e.g. A bushing 2 extends through the double bottom of a fermentation tank and is firmly connected to the vessel wall 1. The lower part of the bushing 2 has a bevel on the inside, in which a ring wedge 3, which can be pressed in with a union nut 4, is inserted. A cylinder 5 55 is sealed in the bush 2 by this wedge. This cylinder attachment is particularly suitable for the case when the cylinder 5 is to be attached in the double bottom of the fermentation tank. In other vessels, which have only a simple wall, the attachment of the cylinder 5 to the wall 1 with 60 using a flange is sufficient. The upper end of cylinder 5 is flush with the vessel wall. The lower end of the cylinder 5 is expanded and closed. An actuating piston 6 is inserted in this enlarged cylinder space and is pressed down by a spring 7. Above the 65 enlarged cylinder chamber there is a narrower cylinder chamber with a metering piston 8 and a locking piston 9. The actuating piston 6 and the metering piston 8 are connected to one another by a lower piston rod 10,

welche durch den Zylinderboden ragt und auf dem unteren Ende mit einem Schaltarm 11 versehen ist, welcher einen Schalter 12 für die Zuleitung eines Druckmediums, z.B. Luft, und einen Schalter 13 für die Zuleitung eines Spülmediums, z.B. Luft oder Flüssigkeit, betätigt. Die Stirnfläche des Dosierkolbens 8 ist abgeschrägt, damit die entnommene Probe gut in einen Ablauf 14 abfliessen kann, wobei der tiefste Teil des Dosierkolbens 8 mit dem Grund des Ablaufs 14 zusammenfällt. In die schräge Stirnfläche des Dosierkolbens 8 ist eine obere Kolbenstange 15 eingesetzt, bei der auf ihrem oberen Ende der Verschlusskolben 9 eingesetzt ist. Die obere Kolbenstange 15 ist hohl und weist Offnungen 23 auf, welche schräg nach unten gerichtet sind. Die Innenwand des Verschlusskolbens 9 ist angeschrägt, damit das Spülmedium aus den Öffnungen 23 auf die Zylinderwände 5 fliessen kann. Die obere hohle Kolbenstange 15 schliesst an einem in dem Dosierkolben 8 angeordneten Zuflusskanal 16 an, welcher mit einem Zulauf 17 fluchtet, wenn der Dosierkolben 8 sich in seiner untersten Lage befindet. Die Dosierung des sterilen Spülmediums erfolgt mit einem z.B. elektromagnetischen Ventil 18, dessen Öffnung durch den Schalter 13 erfolgt. Die Zufuhr des Spülmediums wird mit einem nicht dargestellten Zeitrelais nach einer bestimmten Zeit beendet. which protrudes through the cylinder bottom and is provided on the lower end with a switching arm 11 which has a switch 12 for the supply of a pressure medium, e.g. Air, and a switch 13 for the supply of a flushing medium, e.g. Air or liquid, operated. The end face of the metering piston 8 is chamfered so that the sample taken can flow off into an outlet 14, the deepest part of the metering piston 8 coinciding with the bottom of the outlet 14. An upper piston rod 15 is inserted into the oblique end face of the metering piston 8, and the closure piston 9 is inserted on its upper end. The upper piston rod 15 is hollow and has openings 23 which are directed obliquely downwards. The inner wall of the sealing piston 9 is chamfered so that the flushing medium can flow out of the openings 23 onto the cylinder walls 5. The upper hollow piston rod 15 connects to an inflow channel 16 which is arranged in the metering piston 8 and which is aligned with an inlet 17 when the metering piston 8 is in its lowermost position. The sterile rinsing medium is dosed with e.g. electromagnetic valve 18, which is opened by the switch 13. The supply of the flushing medium is ended after a certain time with a time relay (not shown).

In den erweiterten Raum unter dem Betätigungskolben 6 mündet ein Zulauf 19 für das Druckmedium, welcher mit einem z.B. elektromagnetischen Ventil 20 gesteuert wird, das durch einen nicht dargestellten Druckknopf geöffnet und An inlet 19 for the pressure medium opens into the enlarged space under the actuating piston 6, which is connected to a e.g. Electromagnetic valve 20 is controlled, which is opened by a push button, not shown

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durch den Schalter 12 geschlossen wird, welcher durch den Schaltarm 11 betätigt wird. Der erweiterte Raum ist noch mit einem Ablauf 21 verbunden, welcher durch ein Drosselventil 22 gesteuert wird. is closed by the switch 12, which is actuated by the switching arm 11. The expanded space is also connected to an outlet 21, which is controlled by a throttle valve 22.

5 Der Befehl zur Probenahme wird entweder durch einen Druckknopf oder durch ein Zeitrelais gegeben, wodurch das Ventil 20 für die Zufuhr des Druckmediums geöffnet wird. Dadurch werden alle drei Kolben 6,8 und 9 in die obere Lage gedrückt, und die Flüssigkeit, z.B. eine Suspension, fliesst aus 10 dem Gefäss in den Raum oberhalb des Dosierkolbens 8. Sobald die drei angeführten Kolben 6,8 und 9 ihre obere Lage erreichen, berührt der Schaltarm 11 den Schalter 12, wodurch das Ventil 20 geschlossen wird. Die Feder 7 drückt dann die Kolben 6,8 und 9 in die untere Lage, in welcher der Ver-15 schlusskolben 9 die weitere Zufuhr der Flüssigkeit unterbricht und der Dosierkolben 8 den Ablauf 14 öffnet und mit dem Zulauf 17 für das sterile Spülmedium fluchtet. In der untersten Lage der Kolben 6,8 und 9 betätigt der Schaltarm 11 den Schalter 13 für das Spülmedium, wodurch das Ventil 18 ge-20 öffnet wird. Dadurch strömt Spülmedium durch den Zulauf 17, durch die hohle Kolbenstange 15 und durch die Öffnungen 23 in den oberen Teil des Raumes oberhalb des Dosierkolbens 8. Dadurch läuft die Probe in den Ablauf 14 aus, und gleichzeitig wird der Raum gereinigt. Die Dauer, während 25 welcher das Spülmedium strömt, ist durch das beliebig einstellbare Zeitrelais bestimmt. 5 The sampling command is given either by a push button or by a timing relay, which opens the valve 20 for the supply of the pressure medium. This pushes all three pistons 6, 8 and 9 into the upper position and the liquid, e.g. a suspension flows from the vessel into the space above the metering piston 8. As soon as the three pistons 6, 8 and 9 mentioned reach their upper position, the switching arm 11 touches the switch 12, whereby the valve 20 is closed. The spring 7 then presses the pistons 6, 8 and 9 into the lower position, in which the closing piston 9 interrupts the further supply of the liquid and the metering piston 8 opens the outlet 14 and is aligned with the inlet 17 for the sterile flushing medium. In the lowest position of the pistons 6, 8 and 9, the switching arm 11 actuates the switch 13 for the flushing medium, as a result of which the valve 18 is opened. As a result, flushing medium flows through the inlet 17, through the hollow piston rod 15 and through the openings 23 into the upper part of the space above the metering piston 8. As a result, the sample runs out into the outlet 14 and the space is simultaneously cleaned. The duration during which the flushing medium flows is determined by the time-adjustable relay.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (2)

652 504 PATENTANSPRÜCHE652 504 PATENT CLAIMS 1. Vorrichtung zur automatischen Probenahme einer Flüssigkeit aus einem Gefäss, welche in eine Gefässwand eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gefässwand ein Zylinder (5) eingesetzt ist, in welchem drei Kolben übereinander angeordnet sind, und zwar ein Verschlusskolben (9) für den Verschluss des Zylinders in der Gefässwand (1), ein Dosierkolben (8) und ein Betätigungskolben (6), welche miteinander durch koaxiale Kolbenstangen (10,15) verbunden sind, von denen die obere Kolbenstange (15) hohl ist und im oberen Teil mit Öffnungen (23) zum Umlenken eines Spülmediums auf die Zylinderwände (5) versehen ist und der untere Teil dieser Kolbenstange (15) in dem Dosierkolben (8) gelagert und an einem dort mündenden Zufuhrkanal (16) angeschlossen ist, welcher mit einem Zulauf (17) fluchtet, wenn der Dosierkolben (8) sich in der untersten Lage befindet, und die untere Kolbenstange (10) unter dem Betätigungskolben (6) mit einem Schaltarm (11) zur Betätigung eines Schalters (12) für die Zuleitung eines Druckmediums und eines Schalters (13) für die Zuleitung eines Spülmediums versehen ist, wobei oberhalb des Betätigungskolbens (6) sich eine Druckfeder (7) befindet und der Raum unter dem Betätigungskolben (6) an einen Zulauf (19) für das Druckmedium, welcher mit einem Ventil (20) versehen ist, und gleichzeitig an einen Ablauf (21) für das Druckmedium, welcher mit einem Drosselventil (22) versehen ist, angeschlossen ist, und ferner die Stirnfläche des Dosierkolbens (8) schräg zu einem Ablauf (14) geneigt ist. 1. Device for automatic sampling of a liquid from a vessel, which is inserted into a vessel wall, characterized in that a cylinder (5) is inserted in the vessel wall, in which three pistons are arranged one above the other, namely a sealing piston (9) for the closure of the cylinder in the vessel wall (1), a metering piston (8) and an actuating piston (6), which are connected to one another by coaxial piston rods (10, 15), of which the upper piston rod (15) is hollow and in the upper part is provided with openings (23) for deflecting a flushing medium onto the cylinder walls (5) and the lower part of this piston rod (15) is mounted in the metering piston (8) and is connected to a feed channel (16) which opens there and is connected to an inlet ( 17) is aligned when the metering piston (8) is in the lowest position, and the lower piston rod (10) under the actuating piston (6) with a switching arm (11) for actuating a switch (12) for the supply of a pressure medium and a switch (13) for supplying a flushing medium is provided, a pressure spring (7) being located above the actuating piston (6) and the space below the actuating piston (6) to an inlet (19) for the pressure medium , which is provided with a valve (20), and at the same time is connected to an outlet (21) for the pressure medium, which is provided with a throttle valve (22), and furthermore the end face of the metering piston (8) obliquely to an outlet ( 14) is inclined. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (5) in der Gefässwand (1) in eine Buchse (2) eingesetzt ist, in welcher er durch einen Ringkeil (3) festklemmbar ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the cylinder (5) in the vessel wall (1) is inserted into a socket (2) in which it can be clamped by an annular wedge (3).
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