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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Untersuchen von Behältern auf Fremdstoffe, mit mindestens einem auf einem Behälter aufsetzbaren Probenahmekopf sowie ein Verfahren zum Untersuchen von Behältern auf Fremdstoffe, wobei auf einen Behälter ein Probenahmekopf aufgesetzt wird.
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Aus der
EP 534 096 A2 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Untersuchen von Behältnissen auf Fremdstoffe bekannt. Hierbei werden Behältnisse, wie Flaschen, von einem Zuführ-Förderer durch einen Übergabe-Kreisförderer übernommen und an einen Untersuchungs-Kreisförderer übergeben, von dem sie wieder an einen Übergabe-Kreisförderer abgegeben werden, der sie einer Fortführ-Förderbahn zuführt.
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Der Untersuchungs-Kreisförderer trägt eine Vielzahl von Probenahmeköpfen, die demgemäß mit dem Untersuchungs-Kreisförderer und den durch diesen geförderten Flaschen umlaufen und relativ zu diesen vertikal auf- und abbewegbar sind, um so dichtend auf die Flaschen aufgesetzt und wieder von diesen gelöst zu werden. Sämtliche Probenahmeköpfe sind über einen Drehverteiler mit einer gemeinsamen Analyseeinrichtung verbunden, mittels derer die gezogenen Proben ausgewertet werden.
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Die bekannte Einrichtung ist kompliziert aufgebaut und weist einen hohen technischen und damit kostenmäßigen Aufwand auf, da insbesondere bei der gegebenen Ausgestaltung notwendigerweise für jede Position einer Flasche auf dem Kreisförderer auch ein zugeordneter Probenahmekopf vorgesehen sein muss. Auch andere bekannte Vorrichtungen zur Entnahme von Gasproben aus Behältnissen sind kompliziert aufgebaut und weisen in der Regel eine Vielzahl von Probenahmeköpfen auf, wobei teilweise eine Lanze bis nahe des Bodens des Behälters in diesen eintaucht.
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Es wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die Behälter unter einem vollständig stationären, in keiner Weise bewegten Probenahmekopf hindurch geführt werden. Eine sichere, aussagekräftige Probenahme ist hiermit nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die bei hoher Sicherheit und Zuverlässigkeit der Probenahme und hoher Prüfungsfrequenz konstruktiv einfach aufgebaut ist. Der Erfindung liegt weiterhin ein Verfahren zugrunde, dass bei den vorgenannten Vorteilen durch eine konstruktiv einfache ausgebildete Vorrichtung durchgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, durch zumindest ein eigenes Getriebe zum Bewegen des Probenahmekopfes über eine Teilstrecke der Bewegung des Behälters im Wesentlichen mit diesem. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sieht die Erfindung weiterhin bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass der Probenahmekopf mittels eines eigenen Antriebs mit dem Behälter mitbewegt wird.
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Die Erfindung sieht also vor, dass die starre Verbindung zwischen Behältertransportmittel und Probenahmekopf zum Mitführen des Probenahmekopfes über eine gewisse Teilstrecke der Bewegung der Behälter gelöst wird und für den Probenahmekopf zur Mitbewegung mit den Behältern zumindest ein eigenes Getriebe vorgesehen wird.
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Bei einer lediglich getrieblichen Verbindung zwischen Probenahmekopf und Bewegungseinrichtung für die Behälter bzw. deren Antrieb ist also ein gemeinsamer Antrieb mit unterschiedlichen Getrieben und Übersetzungen vorgesehen, während in der erstgenannten Alternative auch für die Mitbewegung des Probenahmekopfes ein separater zusätzlicher Antrieb (Motor) vorgesehen sein kann.
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In beiden Fällen sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung eine Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren der Bewegung der Behälter und des Probenahmekopfes zumindest über eine Teilstrecke vor. Entsprechend werden die Bewegungen von Behälter und Mitbewegung des Probenahmekopfes synchronisiert. Dabei kann die Bewegung von Probenahmekopf und Behälter elektronisch oder auch mechanisch synchronisiert werden. So sieht die Erfindung insbesondere bei einem separaten Antrieb für die Mitbewegung des Probenahmekopfes in bevorzugter Ausgestaltung eine elektronische Synchronisationseinrichtung vor. Alternativ werden bei einer lediglich getrieblichen Verbindung des Probenahmekopfes zum Antrieb der Transporteinrichtung für die Behälter die Bewegung des Behälters und die Mitbewegung des Probenahmekopfes mechanisch über ein Getriebe miteinander synchronisiert.
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Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine mechanische Synchronisationseinrichtung, insbesondere in Form eines getrieblichen Übertragungselements auf.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Probenahmekopf entsprechend der Bewegung des Behälters mittels eines Excenterantriebs über eine Teilstrecke mitbewegt wird.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass ein in Eingriff mit einem exzentrisch am Excenter angeordnete Nocken stehendes Halteteil den Probenahmekopf trägt, wobei insbesondere Halteteil und Probenahmekopf nachgiebig miteinander verbunden sind, wobei Halteteil und Probenahmekopf vorzugsweise über eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, elastisch miteinander verbunden sind.
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In bevorzugter Weiterbildung kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Halteteil durch ein Führungsgestänge geführt ist und insbesondere das Führungsgestänge derart ausgebildet ist, es dem Halteteil und damit dem Probenahmekopf eine beschränkte angulare Bewegung in einem engen Winkelbereich aufprägt, wobei vorzugsweise der Winkelbereich weniger als 10° ist.
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Hierzu ist in konkreter Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass insbesondere das Führungsgestänge einen Hebel aufweist, der an einem Festpunkt schwenkbar angelenkt ist und mit seinem anderen Ende mit einer das Halteteil haltenden Führungsstange verbunden ist.
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Um ein fluiddichtes Anliegen des Probenahmekopfes zu gewährleisten, verfügt die Probenahmeeinrichtung über eine Dichtkörper. Diese Dichtkörper ist aus einem weichen und/oder geschäumten Material gefertigt, so dass ein fluiddichtes Anliegen des Probenahmekopfes gewährleistet ist. Besonders bevorzugt ist jedoch ein Teil des Probenahmekopfes als Kugelinnenfläche aus einem verschleißfesten, gehärteten Edelstahl ausgeführt, so dass der Probenahmekopf in einem weiten Winkelbereich fluiddicht am Behälter anliegt. Diese Ausführungsform der Dichtkörper zeichnet sich durch geringen Verschleiß und damit hohe Störsicherheit aus.
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Darüber hinaus sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Probenahmekopf eine Druckluftlanze trägt, durch die nach Aufsetzen des Haltekopfs auf einem Behälter ein Druckluftstoß in diesen einblasbar ist.
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Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch ausgebildet, dass in den Haltekopf eine Probenahmeleitung mündet, mittels derer das Gas aus dem Behälter zu einem Messsystem führbar ist, wobei insbesondere der Probenahmekopf mittels zumindest eines eigenen Getriebes über eine Teilstrecke der Bewegung des Behälters im Wesentlichen mit diesem bewegt wird.
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Zur Probenahme selbst sieht die Erfindung in Weiterbildung vor, dass bei Aufsitzen des Probenahmekopfes auf der Öffnung des Behälters ein Druckluftstoß in den Behälter eingebracht wird, wodurch Gas aus dem Behälter zu einer Messeinrichtung ausgetrieben wird, wo es dann entsprechend analysiert werden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt bzw. zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht;
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2a, b einen Ablauf der Probenahme gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei 2a die Zuordnung von Probenahmekopf der zu prüfenden Behälter in der Bewegungsphase des Probenahmekopfes bei 0° und 2b den Ablauf der eigentlichen Probenahme über die Bewegungsphasen von 105° bis 255° zeigt.
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3a ein Führungsgestänge;
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3b das Führungsgestänge in schematischer Darstellung; und
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4a, b einen Ablauf der Probenahme gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei 4a die Zuordnung vom Probenahmekopf der zu prüfenden Behälter in der Bewegungsphase des Probenahmekopfes bei 0° und 4b den Ablauf der eigentlichen Probenahme über die Bewegungsphasen von 105° bis 255° zeigt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 einen durch eine Welle 2 angetriebenen Kreisförderer 3 für zu untersuchende Behälter 4, hier wiederbefüllbare PET-Flaschen (REFPET-Flaschen), auf. In der 1 ist die Bewegung der Behälter 4 im Wesentlichen senkrecht zur Blattebene.
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Mit dem Förderer 3 ist getrieblich ein Getriebe 5 für eine Probenahmeeinrichtung 6 mit einem Probenahmekopf 6a verbunden, der zur Probenahme jeweils auf einen Behälter 4 aufgesetzt wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Getriebe 5 zum Antrieb der Probenahmeeinrichtung 6 einen auf eine Getriebescheibe 5a wirkenden Antriebsgurt 7 auf. Die Getriebescheibe 5a ist mit einer Welle 8 verbunden, die auf ein nicht näher dargestelltes Winkelgetriebe 9 wirkt, mit dessen Ausgangswelle ein Excenter 10 verbunden ist, der mit einem exzentrisch zu seiner Drehachse 10a angeordneten Nocken 11 in eine Ausnehmung 12 (gestrichelt dargestellt) eines Halteteils 13 in Form eines Halteblocks für den Probenahmekopf 6a eingreift. Das Halteteil 13 ist über ein Führungsgestänge 14 gehalten und geführt.
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Das Führungsgestänge ist in den 3a, 3b genauer in Blickrichtung III-III der 1 dargestellt.
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Das Führungsgestänge weist einen Hebel 15 auf, der an einem Festpunkt 16 schwenkbar angelenkt ist. Mit seinem anderen Ende ist er gelenkig mit einer Führungsstange 16 verbunden, die fest und starr mit dem Halteteil 13 verbunden ist und diesen bei seiner durch den Nocken 11 verursachten Bewegung führt (3a und 3b). Durch das Führungsgestänge wird der Umfang des Nockens 11 bei konstanter Winkelgeschwindigkeit gezeigt. Die ungleichmäßige horizontale Bewegung des Anlenkpunktes des Gestänges 14 am Halteteil 13 wird hinsichtlich des Probenahmekopfes 6a weitgehend kompensiert, so dass dieser der Bewegung der Behälter folgen kann.
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Der Probenahmekopf 6a ist nachgiebig in Richtung der Führungsstange 16 am Halteteil 13 angeordnet, beispielsweise durch eine Schraubenfeder 17, wobei er gegenüber dem Haltekopf 13 auch eine gewisse Angularbeweglichkeit aufweisen kann.
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In den Probenahmekopf 6a führt zunächst eine Druckluftlanze 18, deren Druckluftzufuhr über ein Ventil 19 steuerbar ist. Weiterhin mündet in den oberen Bereich des Probenahmekopfes 6a ein Probenahmeschlauch 20, der über einen Filter 21, der Fest- und Flüssigteilchen ausfiltert, mit einem Messsystem 22 verbunden ist. Nicht notwendigerweise, aber vorteilhaft, ist eine Saugpumpe 23 im Probenahmeschlauch-System vorgesehen.
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Auf der dem Excenter 10 abgewandten Seite des Winkelgetriebes 9 findet sich eine weitere Abtriebswelle 24, die an ihrem Umfang eine Schaltnocke 25, welche über einen zugeordneten Impulsgeber 26 das Ventil 19 in der Druckluftlanze 18 steuert.
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Im Folgenden ist insbesondere unter Bezug auf die 2 die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit das erfindungsgemäße Probenahmeverfahren erläutert:
Die Stellung, in der sich das Halteteil 13 und damit der Probenahmekopf 6a in ihrer obersten Stelle befindet, wird als 0°-Stellung bezeichnet, während die Position, in der das Halteteil 13 und damit der Probenahmekopf 6a weitestmöglich nach unten gedrückt ist, als 180°-Stellung bezeichnet wird. In der 0°-Stellung ist die horizontale Zuordnung von Probenahmekopf 6a und Behälter in Bewegungsrichtung der Behälter derart, dass sich der Probenahmekopf etwa mittig zwischen zwei gegenüberliegenden Behältern befindet.
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Die Bewegung des Behälters 4 sowie die hierzu parallel verlaufende Komponente (Horizontalkomponente) des Halteteils 13 und damit des Probenahmekopfes 6 sind miteinander synchronisiert, im dargestellten Ausführungsbeispiel durch das beschriebene Getriebe und Führungsgestänge, so dass beide Bewegungen in ihrer Geschwindigkeit und Richtung im Wesentlichen übereinstimmen.
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Ein Behälter 4 gelangt mit seiner Öffnung unterhalb des Probenahmekopfes 6a in der 90°-Position desselben. Bei 105° umgreift der untere Rand des Probenahmekopfes 6a gerade den oberen Rand des Behälters 4. Bei etwa 120° setzt die Dichtung 6b des Probenahmekopfes auf dem oberen Rand des Probenahmekopfes 6a auf dem oberen Rand des Behälters auf. Zu dieser Bewegungsphase gelangt auch die Schaltnocke 25 zum Impulsgeber 26 und löst damit durch Öffnen des Ventils 19 einen Druckluftimpuls über die Düse der Druckluftlanze 18 in den Behälter aus, wodurch das in diesem befindliche Gas über die Probenahmeleitung 20 zum Messsystem 22 geleitet wird.
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Bei weiteren Bewegungen bis 180° bewegt sich der Halteblock 13 weiter nach unten, während der Probenahmekopf 6a an einer weiteren Bewegung nach unten durch den oberen Rand des Behälters 4 gehindert wird. Durch die elastische Verbindung zwischen Probenahmekopf 6a und Halteteil 13 drückt letzterer den Probenahmekopf 6a fest gegen den oberen Rand des Behälters.
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Bei 180° erreicht, wie gesagt, das Halteteil 13 seine niedrigste Position und übt damit die größte Andruckkraft auf den Probenahmekopf 6a aus.
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Die Probe wird im Messsystem analysiert, vorzugsweise spektroskopisch mittels UV- oder IR-Licht oder mittels Mikrowellenstrahlung, wobei allerdings auch andere Messmethoden, wie Massenspektrometrie oder die sogenannte TOF-Technik (Time of Flight) eingesetzt werden kann, wobei eine Ionisierung des aus dem Behälter 4 ausgetriebenen Gases und eine Beschleunigung der Gasfahrtmoleküle im elektrischen Feld erfolgt und die Gasarten sich über eine vorgegebene Strecke ergebenen Flugzeiten bestimmt werden.
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Mit der weiteren Bewegung über die 180°-Position hinaus hebt der Halteblock 13 sich wieder vom Behälter 4 ab und löst damit den Probenahmekopf 6a von der Behälteröffnung, wobei bei spätestens 270° der Probenahmekopf 6a die Oberseite des Behälters 4 völlig frei gibt, so dass der Behälter durch den Förderer 2 frei weitergefördert werden kann, während der Halteblock 13 und damit der Probenahmekopf 6 wieder in die 0°-Stellung zurückgeführt werden und nach erneutem Absenken in die 90°-Stellung wieder über die Öffnung des nächsten Behälters gelangen, so dass diesem in der beschriebenen Weise Gas zur Untersuchung entnommen werden kann.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den 4a und 4b dargestellt. Im Unterschied zu der in den 2a, 2b dargestellten Ausführungsform ist hier der Probenahmekopf 6a mit einem Dichtkörper 6c so ausgeformt, dass seine an der Behälteröffnung anliegende, gewölbte Dichtfläche nach innen und zur Behälteröffnung hin im Querschnitt konvex ausgebildet ist. Die Dichtfläche entspricht insbesondere derjenigen eines Kugelinnenseiteausschnitts. Hierdurch wird zuverlässig ein fluiddichtes Anliegen des Dichtkörpers 6c am Behälter 4 über einen weiten Winkelbereich gewährleistet. Dieser Dichtkörper 6c besteht aus einem verschleißfesten, gehärteten Material, wie Edelstahl, so dass er einem geringen Verschleiß unterliegt und so für geringe Störanfälligkeit sorgt. Wie in 4b dargestellt, fährt die Druckluftlanze 18 vorteilhaft beim Aufsetzen des Probenahmekopfes 6a auf den Behälter 4 in den Behälter 4 ein, es federt also nur der abdichtende Probenahmekopf 6a nach, während die Druckluftlanze 18 exakt der Bewegung des Excenters 10 folgt. Bis auf diese Unterschiede wird die Probenahme wie in 2b dargestellt durchgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Welle
- 3
- Kreisförderer
- 4
- Behälter
- 5
- Getriebe
- 5a
- Getriebescheibe
- 6
- Probenahmeeinrichtung
- 6a
- Probenahmekopf
- 6b
- Dichtung
- 7
- Impulsgeber
- 7
- Antriebsgurt
- 8
- Welle
- 9
- Winkelgetriebe
- 10
- Excenter
- 10a
- Drehachse
- 11
- Nocken
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Halteteil
- 14
- Führungsgestänge
- 15
- Hebel
- 16
- Führungsstange
- 16a
- Festpunkt
- 17
- Schraubenfeder
- 18
- Druckluftlanze
- 19
- Ventil
- 20
- Probenahmeschlauch
- 21
- Filter
- 22
- Messsystem
- 23
- Saugpumpe
- 24
- Abtriebswelle
- 25
- Schaltnocke
- 26
- Impulsgeber
