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Die
Erfindung betrifft einen Probenehmer, insbesondere einen Probenehmer
zur kontaminationsfreien Entnahme einer Probe aus einer Produktführung.
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Probenehmer
zur kontaminationsfreien Entnahme einer Probe sind im Stand der
Technik bekannt und werden verwendet, um eine Probe eines bestimmten
Produktes, das sich in einer geschlossenen Anlage befindet, zu entnehmen.
Hierbei ist es in vielen Industriezweigen insbesondere wichtig,
dass die Probe derart entnommen werden kann, dass weder Verunreinigungen
in die Anlage eindringen können,
noch dass der Anwender mit dem Stoff, der unter Umständen gesundheitsgefährdende
Eigenschaften aufweist, in Berührung
kommt.
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Im
Stand der Technik sind z. B. Probenehmer bekannt, die eine von außen zugängliche
Führung aufweisen, über die
zur Entnahme einer Probe ein Produktaufnahmelöffel in einen Produktstrom
geführt,
aus diesem gezogen und anschließend
gedreht werden kann. Damit die Probe kontaminationsfrei entnommen
wird, ist eine Dichtung vorgesehen, durch die die Führung gezogen
und in der die Führung
anschließend
gedreht wird.
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Nachteil
eines solchen Probenehmers ist, dass die Führung relativ zur Dichtung
translatorisch versetzt und gedreht wird. Aufgrund dieser Relativbewegungen
besteht die Gefahr, dass das Produkt bei der Probeentnahme ungewollt
nach außen
austritt.
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Weiterhin
sind im Stand der Technik Probenehmer bekannt, die eine Stülpmanschette
aufweisen, an der die Führung
bzw. der Produktaufnahmelöffel
befestigt ist. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, dass die Führung des
Produktaufnahmelöffels in/aus
dem Produktstrom nicht zu einer Relativbewegung von Führung und
Manschette führt.
Bei solchen Probenehmern tritt allerdings bei der Rotation des Produktaufnahmelöffels über die
Führung
eine Relativbewegung zwischen der Führung und der Manschette auf,
so dass auch bei diesen Probenehmern aufgrund der Relativbewegung
ein Austritt des Produktes letztendlich nicht vollständig ausgeschlossen werden
kann.
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Insbesondere
stellen – wie
aus obiger Darstellung verständlich
wird – gerade
die Abschnitte, an denen die Relativbewegungen der Elemente zueinander
auftreten, Schwachstellen dar, weil an diesen aufgrund von nicht
zu vermeidender Materialermüdung
und Verschleißerscheinungen
undichte Stellen auftreten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Probenehmer zur kontaminationsfreien Entnahme
einer Probe aus einer Produktführung
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Probenehmer zur kontaminationsfreien Entnahme
einer Probe aus einer Produktführung
gelöst,
wobei der Probenehmer einen Produktaufnahmeabschnitt aufweist, der über ein
flexibles Element derart mit einem Zugang in die Produktführung verbindbar
ist, dass er in die Produktführung
versetz- und drehbar ist, das flexible Element den Zugang einschließt und sich
bei einer Drehung des Produktaufnahmeabschnittes verwindet. Über das
flexible Element, das den Zugang einschließt, wird es einem Anwender
ermöglicht,
den Produktaufnahmeabschnitt innerhalb der Produktführung in
einen Produktstrom einzuführen
und eine Probe zu entnehmen. Wenn der Anwender den Produktaufnahmeabschnitt
zu einem gewünschten
Zeitpunkt dreht, fällt
die entnommene Probe aus dem Produktaufnahmeabschnitt. Während dieser
Drehung verwindet sich das flexible Element, so dass bei dem Probenehmer
keine Relativbewegungen zwischen dem flexiblen Element und dessen
Befestigungsabschnitten auftreten. Vorteil hierbei ist, dass keine
Gefahr besteht, dass das Produkt über einen Bereich, an dem Relativbewegungen
auftreten, nach außen austritt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Probenehmers weist dieser
ein von außen
zugängliches Führungselement
auf, über
das der eingeschlossene Produktaufnahmeabschnitt versetz- bzw. drehbar
ist.
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Vorteil
hierbei ist, dass der Anwender die gewünschten Tätigkeiten zur Entnahme der
Probe aus der Produktführung
leichter durchführen
kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das flexible Element
einerseits mit dem Zugang und andererseits mit dem Führungselement
fest verbunden.
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Durch
die beidseitige feste Verbindung des flexiblen Elementes mit dem
Zugang und dem Führungselement
wird erreicht, dass das flexible Element während der Drehung des Produktaufnahmeabschnittes
verwunden wird. Aus diesem Grund treten keine Relativbewegungen
zwischen dem Zugang bzw. Führungselement
einerseits und dem flexiblen Element andererseits auf, die unter
Umständen
dazu führen,
dass das Produkt nach außen
austreten kann.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Probenehmers sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenehmers unter
Bezug auf die Zeichnungen erläutert
werden.
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1 zeigt
eine äußere Erscheinungsform des
erfindungsgemäßen Probenehmers
in einem montierten Zustand.
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2 zeigt
eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Probenehmers, so dass das
Innere des Probenehmers und der Produktführung erkennbar sind.
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3 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
der Anordnung des flexiblen Elementes.
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4 bis 6 zeigen
die einzelnen Schritte, die bei Entnahme einer Probe aus der Produktführung durchgeführt werden.
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7 zeigt
eine schematische Ansicht des flexiblen Elementes in einem Zustand,
in dem sich das flexible Element befindet, wenn der Produktaufnahmeabschnitt,
wie in 6 gezeigt, gedreht ist.
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Im
Folgenden werden insbesondere unter Bezug auf die 1 bis 3 die
Elemente des erfindungsgemäßen Probenehmers
und anschließend seine
Funktionsweise unter Bezug auf die weiteren Figuren erläutert.
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In 1 ist
der erfindungsgemäße Probenehmer
mit einer Produktführung
PF verbunden. In der Darstellung ist die Produktführung selbst
als ein Adapterelement ausgestaltet, das in eine Rohrleitung einer
Anlage integriert werden kann. Das Adapterelement wird hierzu beispielsweise über die
in 1 gezeigten Schellen, die über Flügelmuttern zugezogen werden,
in eine bestehende Anlage integriert.
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Der
erfindungsgemäße Probenehmer 1 umfasst
vorzugsweise ein Gehäuse 4,
das wie in 1 und 2 gezeigt,
aus einem ersten Gehäuseabschnitt 41 und
einem zweiten Gehäuseabschnitt 42 aufgebaut
ist. Der erste und zweite Gehäuseabschnitt
sind über
eine Schelle 6, die über
eine Flügelmutter
(1) zusammengezogen wird, miteinander verbunden.
Der gesamte Probenehmer 1 kann vorzugsweise über eine
weitere Schelle mit der Produktführung
PF verbunden werden, so dass ein Zugang in die Produktführung umschlossen
bzw. eingeschlossen wird.
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Der
erste Gehäuseabschnitt 41 umfasst
vorzugsweise weiterhin einen Produktauswurf 9, in den die
entnommene Probe überführbar ist.
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Innerhalb
des Gehäuses 4 ist
ein Führungselement 2 angeordnet,
das einen ersten Führungsabschnitt 21 und
einen zweiten Führungsabschnitt 22 aufweist,
wobei der erste Führungsabschnitt 21 in dem
zweiten Gehäuseabschnitt 42 und
der zweite Führungsabschnitt 22 in
dem ersten Gehäuseabschnitt 41 in
der in 2 gezeigten Stellung angeordnet sind. In/an dem
zweiten Führungsabschnitt 22, der
im Folgenden als Probenkolben bezeichnet wird, ist ein Produktaufnahmeabschnitt 23ausgebildet. Der
Produktaufnahmeabschnitt 23 ist direkt in dem Probekolben 22 als
schalenförmige
Ausnehmung vorgesehen.
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Der
Probenkolben 22 und der erste Führungsabschnitt 21 sind über ein
flexibles Element 3, das vorzugsweise als Manschette oder
Balg ausgebildet ist, räumlich
voneinander getrennt. Genauer bedeutet dies, dass der Probenkolben 22 mittelbar über das
Gehäuse 4 und
die Manschette 3 derart mit der Produktführung PF
verbunden ist, dass er in den Zugang in die Produktführung eingeführt werden kann
und der Zugang mittelbar über
das Gehäuse 4 durch
die Manschette 3 eingeschlossen wird. Der erste Führungsabschnitt 21 liegt
auf der dem Probenkolben 22 abgewandten Seite der Manschette 3 und ist
für einen
Anwender von außen
zugänglich.
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Wie
aus 2 und 3 ersichtlich, ist das Führungselement 2 aus
dem Probenkolben 22 und dem ersten Führungsabschnitt 21 zweiteilig
aufgebaut, wobei der Probenkolben 22 mit dem Führungsabschnitt 21 über Verbindungsmittel,
nämlich Schrauben 5 im
vorliegenden Fall, verbunden ist.
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Das
gesamte Führungselement 2 wird über zwei
Lager derart gelagert, dass das Führungselement 2 zwei
Freiheitsgrade, nämlich
Translation entlang der Führungsachse
des Führungselements 2 und
Rotation um die Führungsachse,
aufweist. Ein Lager 43 ist in dem Zugang in die Produktführung vorgesehen
und lagert den Probenkolben 22. In dem Lager 43 befindet
sich weiterhin eine Dichtung, vorzugsweise ein O-Ring, die an dem Probenkolben 22 anliegt.
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Ein
zweites Lager 44 ist in dem zweiten Gehäuseabschnitt 42 vorgesehen
und lagert den ersten Führungsabschnitt 21.
In dem zweiten Lager können ebenfalls
Mittel, die die Translation bzw. Rotation erleichtern, vorgesehen
sein.
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In 3 ist
der Abschnitt der Verbindung des ersten und zweiten Gehäuseabschnittes 41, 42 und der
Verbindung zwischen dem ersten Führungsabschnitt 21 und
dem Probenkolben 22 vergrößert dargestellt. Die Manschette 3 weist
zwei Öffnungen
auf, wobei ein Randbereich 31 der Manschette an einer der
beiden Öffnungen
zwischen dem Probenkolben 22 und dem ersten Führungsabschnitt 21 festgeklemmt
ist. Die Klemmkraft wird über
das Festziehen der Schrauben 5 erzeugt. Ein weiterer Randbereich 32,
der an der anderen Öffnung
der Manschette 3 ausgebildet ist, ist zwischen dem ersten
Gehäuseabschnitt 41 und
dem zweiten Gehäuseabschnitt 42 festgeklemmt.
Die hierfür
erforderliche Klemmkraft wird über
die Schelle 6, die durch die in 1 gezeigte
Flügelmutter
zusammengezogen wird, erzeugt. Vorzugsweise ist an dem festgeklemmten
Randbereich 32 der Manschette 3 eine Dichtung 33 ausgebildet,
so dass der Randbereich 32 gleichzeitig die Dichtung zwischen
dem ersten und zweiten Gehäuseabschnitt 41, 42 bildet.
Wie hieraus ersichtlich ist, sind die Verbindungen zwischen der
Manschette und dem Führungselement 2 bzw.
dem Gehäuse 4 derart ausgebildet,
dass keine Relativbewegung zwischen der Manschette 3 und
dem Gehäuse 4 oder
zwischen der Manschette 3 und dem Führungselement 2 auftreten
kann. Zur Folge hat dies, dass bei dem später erläuterten Verdrehen des Führungselementes 2,
die Manschette 3 verwunden wird.
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Bezug
nehmend auf die 1 und 2 weist
der zweite Gehäuseabschnitt 42 weiterhin
einen Schlitz 7 auf, der einen ersten Schlitzabschnitt 71,
der parallel zu der Führungsachse
des Führungselementes 2 verläuft, und
einen zweiten Schlitzabschnitt 72, der senkrecht zu dem
ersten Schlitzabschnitt 71 verläuft, umfasst. An dem ersten
Führungsabschnitt 21 des
Führungselementes 2 ist
ein Hebelelement 8 vorgesehen, das so an dem Führungsabschnitt 21 befestigt
ist, dass es durch den Schlitz 7 verläuft und von außen zugänglich ist.
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Im
Folgenden wird unter Bezug auf die 4 bis 6 die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Probenehmers
erläutert.
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Allgemein
wird davon ausgegangen, dass an dem Probeauswurf 9 ein
Behälter,
in den die genommene Probe zu überführen ist,
befestigt ist. Durch die Befestigung eines Behälters an dem Probenauswurf 9 ist
der Innenraum der Produktführung
bzw. des Gehäuses 4 vollständig abgeschlossen,
weshalb weder Verunreinigungen in die Produktführung eintreten, noch das Produkt
aus der Produktführung
nach außen
austreten kann.
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Vorzugsweise
wird der erfindungsgemäße Probenehmer
an ein Fallrohr einer Anlage befestigt. Der in 4 eingezeichnete
Pfeil G gibt zum allgemeinen Verständnis die Richtung der wirkenden
Gravitationskraft an.
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Zuerst
wird, wie in 4 gezeigt, das Hebeelement 8 so
gestellt, dass es in dem ersten Schlitzabschnitt 71 verstellbar
ist. Wenn ein Anwender das Hebelelement entlang der Führungsachse
des Führungselementes 2 in
Richtung der Produktführung
PF bewegt, wird der Produktaufnahmeabschnitt 23 bzw. der
Probenkolben 22 in eine erste Stellung, d. h. in die Produktführung PF,
versetzt. Während
dieser Bewegung gleitet das Führungselement 2 in
den Lagern 43 und 44. In 4 ist eine
Stellung gezeigt, in der das Hebelelement 8 noch nicht
das Ende des ersten Schlitzabschnittes 71 erreicht hat,
so dass der Probenkolben 22 noch weiter in die Produktführung PF versetzt
werden könnte.
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Während der
Versetzung des Probeaufnahmeabschnittes 23 in die Produktführung PF,
wird die Manschette 3 gestreckt, wodurch die Versetzung
des Probenkolbens 22 ermöglicht wird. Unter nochmaligem
Bezug auf 3 weist die Manschette 3 hierfür einen
Faltenbereich 34 auf, dessen Falten bei dem in 4 gezeigten
Versetzen des Probenkolbens gestreckt werden. Außerdem kann die Manschette
vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet sein. Wenn
sich der Probenkolben in dieser ersten Stellung befindet, liegt
der Produktaufnahmeabschnitt 23im Produktfluss (der in
der Zeichnung von oben nach unten verläuft) und wird folglich mit
einer bestimmten Menge des Produktes gefüllt.
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Nachdem
der Produktaufnahmeabschnitt 23 mit dem Produkt gefüllt wurde,
kann ein Anwender das Hebelelement 8 in dem ersten Schlitzabschnitt 71 derart
verstellen, dass es sich von der Produktführung PF wegbewegt. Als Folge
hiervon wird der Probenkolben 22 innerhalb der Produktführung aus
dem Produktfluss heraus in den ersten Gehäuseabschnitt 41 in
eine zweite Stellung bewegt (5). In der zweiten
Stellung befindet sich der Produktaufnahmeabschnitt 23 in
einer Probenauswurfstellung, in der die Probe ausgeworfen werden
kann. Wie in 5 gezeigt, befindet sich der
Probenkolben 22 bzw. der gefüllte Produktaufnahmeabschnitt 23 in
dieser Stellung über
dem Produktauswurf 9.
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Während des
Verstellens des Produktaufnahmeabschnittes 23 von der ersten
in die zweite Stellung wird der Probenkolben 22 durch die
Dichtung in dem Lager 43 gezogen. Vorteilhaft an der Anpassung
des Querschnittes des Probenkolbens an den Zugang ist, dass das überschüssige Produkt, das
auf dem Probenkolben im Produktfluss liegen bleibt, abgestreift
und der Zugang durch den Probenkolben 22 verschlossen wird.
Folglich läuft
der Innenraum des Gehäuses 4 nicht
mit dem Produkt voll und befindet sich nur Produkt in dem Produktaufnahmeabschnitt 23,
wenn der Probenkolben die zweite Stellung in 5 erreicht.
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Gleichzeitig
ist das Hebelelement 8 jetzt in einer Stellung, dass es
von dem ersten Schlitzabschnitt 71 in den zweiten Schlitzabschnitt 72 bewegt werden
kann. Wenn ein Anwender das Hebelelement 8 in dem Schlitzabschnitt 72 in
die in 6 gezeigte Stellung versetzt, dreht sich der Probenkolben 22 im gleichen
Maße wie
das Hebelelement 8, wodurch das Produkt in dem Produktaufnahmeabschnitt 23 in
den Probeauswurf 9 fällt. Über den
Produktauswurf 9 fällt die
entnommene Probe in einen an dem Produktauswurf 9 befestigten
Behälter,
der zur Überführung der genommenen
Probe an einen gewünschten
Ort von dem Produktauswurf 9 trennbar ist. Während der Drehung
des Probeaufnahmeabschnittes 23 wird die Manschette 3 aufgrund
der festen Verbindung mit dem Gehäuse 4 einerseits und
dem Führungselement 2 andererseits
in sich verwunden. 7 zeigt schematisch den Zustand
der Manschette nach der Drehung. Es sei erwähnt, dass 7 nur
eine schematische Ansicht der Manschette nach Drehung des Führungselementes 2 ist.
Da die Manschette, die mit dem erfindungsgemäßen Probenehmer verwendet wird,
geeignet sein sollte, eine Vielzahl von Verwindungen zu durchlaufen,
wird für
sie vorzugsweise eine Irismanschette verwendet.
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Im
Folgenden werden noch besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Probenehmers
erläutert.
Der oben dargestellte Probenehmer weist das Gehäuse 4 auf, wobei der
Probeauswurf 9 an dem ersten Gehäuseabschnitt 41 ausgebildet
ist. Es sei erwähnt,
dass das Gehäuse
mit dem Produktauswurf 9 ein Teil der Produktführung PF
sein kann. In diesem Fall würde
der erfindungsgemäße Probenehmer
das Führungselement 2 und
das flexible Element, d. h. die Manschette 3, aufweisen,
wobei die Manschette an dem Gehäuse,
das Teil der Produktführung
PF ist, befestigt wird und den Zugang einschließt. In diesem Zustand ist die
Manschette folglich unmittelbar an der Produktführung bzw. dem Zugang befestigt.
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Ebenfalls
ist der zweite Gehäuseabschnitt 42 nicht
zwingend erforderlich. Wie oben dargestellt, wird dieser zur gezielten
Führung
des Führungselementes 2 über das
Hebelelement 8 verwendet. In diesem Zusammenhang ist es
denkbar, dass die Manschette an der Produktführung befestigt wird und der erste
Führungsabschnitt 21,
ohne von dem zweiten Gehäuseabschnitt 42 umgeben
zu sein, nach außen vorsteht.
Ein Anwender müsste
in diesem Fall intuitiv die Position und Orientierung des Probenkolbens 22 bzw.
des Produktaufnahmeabschnittes 23 abschätzen.
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Der
erfindungsgemäße Probenehmer
ist in vielen industriellen Bereichen einsetzbar und kann je nach
Art des Produktes, das in der Produktführung PF vorhanden ist, aus
beliebigen Materialien gebildet sein. Bevorzugt wird der Probenkolben
bzw. das gesamte Führungselement 2 und
das Gehäuse 4 aus Metall
gebildet. Ebenfalls denkbar sind aber Kunststoffmaterialien. Je
nach Anwendungsbereich kann die Manschette auch aus unterschiedlichen
Materialien gebildet sein. Nicht abschließende Beispiele hierfür sind z.
B. Silikon, fluoriertes Silikon, EPDM, NR, NBR.
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Bei
den in Rede stehenden Produkten kann es sich um pulver- oder granulatförmige Stoffe,
allgemein Schüttgüter oder
Haufwerk, handeln. In der obigen Darstellung ist erläutert worden,
dass der Probenkolben durch die in dem Lager 43 vorgesehene Dichtung
gezogen wird und dadurch das auf dem Probenkolben 22 liegende
Produkt abgestreift wird. Der Probenkolben passt folglich genau
in den Zugang in die Produktführung.
Durch geeignete Wahl der Dichtung in dem Lager 43 kann
der erfindungsgemäße Probennehmer
auch zur Entnahme einer Probe einer Flüssigkeit verwendet werden.
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Weiterhin
ist oben dargestellt worden, dass der Probenkolben 22 in
dem Lager 43, das in der Produktführung vorgesehen ist, geführt wird.
In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass das Gehäuse auf
der Seite, die bestimmungsgemäß an der Produktführung befestigt
wird, abgeschlossen ist und lediglich eine Durchgangsöffnung entsprechend
dem Querschnitt des Probenkolbens vorgesehen ist. Vorteil hierbei
ist, dass der Zugang in die Produktführung nicht bestimmt ausgestaltet
werden muss und der Probenehmer an standardisierten Zugängen in
die Produktführung
befestigt werden kann.
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Das
Führungselement 2 ist
in der obigen Ausführungsform
zweiteilig ausgeführt,
wobei die Manschette zwischen dem ersten Führungsabschnitt 21 und
dem Probenkolben 22 festgeklemmt ist. Das Führungselement
könnte
aber auch einteilig gebildet sein. Die Manschette würde in diesem
Fall mit geeigneten Spannmitteln, die um das Führungselement verlaufen, befestigt
werden.
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Wie
aus obiger Darstellung verständlich wird,
kann mit dem erfindungsgemäßen Probenehmer
sicher und zuverlässig
eine Probe kontaminationsfrei entnommen werden.
