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Die Erfindung betrifft einen Probenehmer zur Entnahme einer Probe eines Stoffes aus einer Einrichtung, wie beispielsweise einer Anlage und/oder einem Behälter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Probenehmer zur Entnahme einer Probe eines Pulver- oder Schüttgutes (im Folgenden „Produkt” genannt) aus einer Einrichtung.
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Probenehmer sind allgemein bekannt und werden in der Industrie beispielsweise zur Überprüfung von in Anlagen ablaufenden Prozessen eingesetzt.
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Die allgemein im Stand der Technik bekannten Probenehmer weisen in der Regel ein löffelartiges Element auf, das zur Probeentnahme in einen Produktstrom eingeführt wird. Nach dem Füllen des löffelartigen Elementes mit der zu entnehmenden Probe wird dieses wiederum aus dem Produktstrom herausgezogen und entleert. Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Probenehmern ist, dass diese bei Anlagen, in denen mechanisch bewegte Elemente vorhanden sind, nicht zum Einsatz kommen können. Beispielsweise können Förderschnecken während eines Misch-, Trocken- oder Förderprozesses innerhalb einer Anlage rotieren. Bei solchen Anlagen können die im Stand der Technik bekannten Probenehmer nicht zum Einsatz kommen, da die Gefahr besteht, dass das löffelartige Element bei Einführen in den Produktstrom mit der Förderschnecke kollidiert und es somit zu Beschädigungen der Anlage und/oder des Probenehmers kommt.
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Weiterhin nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Probenehmern ist, dass nach Herausziehen des löffelartigen Elementes aus dem Produktstrom ein dem Innenraum der Anlage bzw. der Produktführung zugewandter Totraum ausgebildet wird, in dem das innerhalb der Anlage oder der Produktführung vorhandene Produkt liegen bleiben kann. Handelt es sich beispielsweise bei dem in der Anlage ablaufenden Prozess um einen Mischprozess, werden die in dem Todraum vorhandenen Rückstände des Produktes diesem Mischprozess nicht unterzogen, weshalb unter Umständen eine entnommene Probe den innerhalb der Anlage vorliegenden Status des Mischprozesses falsch widerspiegelt.
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Aus dem Dokument
US 7,363,830B2 ist ein Probenehmer bekannt, der an eine Pumpe derart angeschlossen werden kann, dass eine Probe aus einer Einrichtung pneumatisch gefördert entnommen werden kann. Weiterhin ist aus dem Dokument
EP 0 978 716A1 ein Probenehmer bekannt, der eine Probe einer Flüssigkeit aus einer Rohrleitung pneumatisch gefördert entnehmen kann. Weiterer Stand der Technik findet sich in den Dokumenten
US 2,106,492A ,
US 4,077,263A ,
DE 39 32 202A1 ,
DE 43 16 734A1 ,
DE 102 32 455A1 ,
DE 195 38 281C1 ,
US 5,905,213A ,
US 7,481,124B2 ,
US 6,792,818B2 ,
DE 35 24 834A1 ,
DE 35 46 354A1 ,
US 2,994,224 ,
US 4,262,534 ,
US 4,475,410 ,
EP 0 754 941A1 ,
US 4,009,618 ,
US 3,561,274 ,
US 2,973,645 ,
US 3,638,499 ,
G 90 01 650 ,
DE 858 037 ,
CH 652 504A5 ,
AU 723 574 B2 .
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Probenehmer zu schaffen, bei dem keine mechanischen Elemente in eine Einrichtung zur Entnahme einer Probe eingeführt werden müssen.
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Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Probenehmer zur Entnahme einer Probe eines Produktes, vorzugsweise eines Pulver- oder Schüttgutes, aus einer das Produkt enthaltenden Einrichtung gelöst, wobei der Probenehmer derart eingerichtet ist, dass eine Probe pneumatisch gefördert aus der Einrichtung entnommen werden kann.
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Bei solchen Einrichtungen handelt es sich beispielsweise um Anlagen, Produktionsanlagen oder Behälter.
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Durch die pneumatische Förderung ist es möglich, eine Probe des Produktes aus der Einrichtung zu entnehmen, ohne mechanische Elemente in die Einrichtung einführen zu müssen.
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Der erfindungsgemäße Probenehmer umfasst ein Gehäuse mit einem Anschluss zum Anschließen des Probenehmers an die Einrichtung und einen Pumpenanschluss zum Anschließen einer Pumpe. Durch die anzuschließende Pumpe wird ein Unterdruck in dem Probenehmer derart erzeugt, dass die Probe über den Anschluss aus der Einrichtung pneumatisch gefördert entnommen werden kann.
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Bei der anzuschließenden Pumpe handelt es sich bevorzugt um eine Vakuum-Pumpe bzw. um eine Gas-Pumpe.
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Der Anschluss zum Anschließen des Probenehmers an die Einrichtung ist beispielsweise als Flansch ausgebildet, der über Schraubverbindungen an der Einrichtung befestigt wird.
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Allgemein aber kann der Anschluss derart ausgebildet sein, dass der Probenehmer kraft-, form- oder stoffschlüssig mit der Einrichtung verbunden werden kann.
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Der Pumpenanschluss zum Anschließen einer Pumpe ist beispielsweise ebenfalls als Flansch ausgebildet, an dem eine Pumpe oder ein Pumpenschlauch über eine Schelle befestigt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Probenehmer umfasst einen Förderkanal, der von einer in dem Anschluss ausgebildeten Ansaugöffnung durch das Gehäuse verläuft und mit dem der Pumpenanschluss verbunden ist. Der Unterdruck wird durch eine angeschlossene Pumpe in dem Förderkanal derart erzeugt, dass die Probe über die Ansaugöffnung und den Förderkanal aus der Einrichtung pneumatisch gefördert entnommen werden kann.
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Wenn der erfindungsgemäße Probenehmer bestimmungsgemäß an einer Einrichtung installiert ist, mündet der Förderkanal durch die Ansaugöffnung hindurch in den Innenraum der Einrichtung, aus der die Probe des Produktes entnommen werden soll. Durch den in dem Probenehmer erzeugten Unterdruck wird eine Probe aus der Einrichtung durch die Ansaugöffnung hindurch angesaugt und über den Förderkanal zur Probeentnahme pneumatisch gefördert.
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Mit dem erfindungsgemäßen Probenehmer wird die genommene Probe in einen Probeentnahmebehälter zur Aufnahme der Probe überführt.
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Der Probeentnahmebehälter ist hierfür mit dem Gehäuse verbunden, wobei die genommene Probe pneumatisch gefördert über den Förderkanal in den Probeentnahmebehälter überführt wird. Der Probeentnahmebehälter kann beispielsweise als Probeentnahmeflasche ausgebildet sein.
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Der Pumpenanschluss des erfindungsgemäßen Probenehmers ist entweder an dem Gehäuse oder an dem Probeentnahmebehälter ausgebildet.
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Der erfindungsgemäße Probenehmer umfasst ein Filterelement, das so angeordnet ist, dass ein Austreten der entnommenen Probe durch den Pumpenanschluss hindurch verhindert wird. Hierunter wird ein Filterelement verstanden, das zumindest weitestgehend ein Ansaugen der genommenen Probe durch die Pumpe und damit eine Beschädigung der Pumpe bzw. eine Kontamination der Pumpe verhindert. Das Filterelement kann bei dem erfindungsgemäßen Probenehmer vorzugsweise ausgewechselt werden.
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Das Filterelement ist vorzugsweise in Abhängigkeit der zu entnehmenden Probemenge und/oder der Pumpenleistung so dimensioniert, dass ein Filterdurchschlag während der Probeentnahme verhindert wird. Bevorzugte Filter sind beispielsweise Kunststofffilter, die bevorzugt aus gesintertem Polyethylen hergestellt sind, oder Fließ- bzw. Tuchfilter, die bevorzugt aus Polypropylen hergestellt sind. Die Kunststoff und Fließ- bzw. Tuchfilter können bevorzugt mit PTFE-Membranen ausgestattet sein.
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Außerdem können auch Metallfilter, mit bevorzugter Porengröße ≤ 1 μm zum Einsatz kommen. Ein Beispiel hierfür ist eine gesinterte Edelstahlscheibe mit Porengrößen in dem angegebenen Bereich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Probenehmer ist in dem Förderkanal ein Verschließelement vorgesehen, das zwischen einer ersten Stellung, in der der Förderkanal verschlossen ist, und einer zweiten Stellung, in der der Förderkanal zur pneumatischen Förderung der Probe geöffnet ist, verstellbar ist.
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Das Verschließelement dichtet bevorzugt gegenüber dem Förderkanal ab und ist zwischen der ersten und zweiten Stellung durch Rotation versetzbar.
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Wenn das Verschließelement in der ersten Stellung angeordnet ist, wird selbst bei laufender Pumpe keine Probe durch die Ansaugöffnung hindurch angesaugt bzw. pneumatisch gefördert.
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Das Verschließelement schließt in der ersten Stellung mit einer Außenoberfläche der Ansaugöffnung bündig ab. Hierdurch wird erreicht, dass die sich nach Probeentnahme in dem Förderkanal befindenden Rückstände des Stoffes vollständig aus dem Förderkanal heraus und zurück in die Einrichtung geschoben werden.
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Vorzugsweise befindet sich das Verschließelement in der ersten Stellung und der zweiten Stellung innerhalb des Gehäuses des erfindungsgemäßen Probenehmers.
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Wie erwähnt wird das Verschließelement auch durch eine Rotation zwischen der ersten und zweiten Stellung verstellt. Hierbei kann es sich um eine ausschließliche Rotation handeln.
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Hierfür ist das Verschließelement als Welle ausgestaltet, die in an einem in den Förderkanal ragenden Abschnitt einen derart abgeschrägten Abschnitt aufweist, dass durch Rotation der Welle um ihre Lagerachse diese die erste oder zweite Stellung einnimmt.
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Wenn die Welle ausgehend von der ersten Stellung gedreht wird, öffnet sich der Förderkanal aufgrund des abgeschrägten Abschnittes bis letztendlich die Welle die zweite Stellung, in der der Förderkanal maximal geöffnet ist, einnimmt. Unter „abgeschrägt” ist zu verstehen, dass die Stirnfläche der Welle gegenüber ihrer Rotationsachse geneigt ist.
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Der abgeschrägte Abschnitt ist derart abgeschrägt, dass die Welle mit dem Förderkanal in der zweiten Stellung bündig abschließt.
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Die Rotationsachse der Welle schließt hierbei mit der Achse des Förderkanals einen solchen Winkel ein, dass der Förderkanal bei Anordnung der Welle in der zweiten Stellung vollständig geöffnet ist, d. h. dass der eingeschlossene Winkel und die Neigung (Grad der Abschrägung) des abgeschrägten Abschnittes der Welle so gewählt sind, dass der abgeschrägte Abschnitt der Welle mit dem Förderkanal in der zweiten Stellung der Welle bündig abschließt.
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Der eingeschlossene Winkel und der Grad der Abschrägung der Welle können allerdings auch anders gewählt werden.
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In diesem Fall kann der abgeschrägte Abschnitt der Welle bevorzugt eine Ausnehmung aufweisen bzw. eingekerbt oder eingeschnitten sein, so dass bei Anordnung der Welle in der zweiten Stellung ein Durchlass in dem Förderkanal vergrößert ist. Unter Durchlass ist die durch das Verschließelement und den Förderkanal festgelegte Öffnung zu verstehen.
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Die Welle schließt in der ersten Stellung mit der Außenoberfläche der Ansaugöffnung bündig ab. Hierdurch wird verhindert, dass ein Totraum in der Ansaugöffnung ausgebildet wird, in dem Rückstände des Produktes verbleiben können.
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Weiterhin bevorzugt ist die Welle innerhalb des Gehäuses des erfindungsgemäßen Probenehmers durch ein Lager dichtend drehbar gelagert. Das Lager ist bevorzugt derart mit Druck beaufschlagbar, dass die Dichtwirkung des Lagers erhöht wird und/oder das Lager auf Dichtigkeit überprüft werden kann.
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Beispielsweise ist das Lager als Drucksperre mit Radialdichtringen ausgestaltet, wobei die Radialdichtringe über einen Gasanschluss mit Druck beaufschlagt werden können.
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Durch diese Druckbeaufschlagung kann einerseits die Dichtwirkung des Lagers durch eine Druckmessung überprüft werden und andererseits wird hierdurch sichergestellt, dass ein Gasfluss bei Undichtigkeit des Lagers stets in den Probenehmer gerichtet ist. Hierdurch wird vorteilhafter Weise verhindert, dass das in der Einrichtung vorhandene Produkt nach Außen austreten kann.
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Ein weiterer Vorteil eines solchen Lagers ist, dass durch die Druckbeaufschlagung der Radialdichtringe die Dichtwirkung zwischen ihnen und der Welle erhöht wird. Herrscht beispielsweise in der Einrichtung, aus der eine Probe entnommen werden soll, ein Überdruck, wird durch die Druckbeaufschlagung der Radialdichtringe die Dichtwirkung zwischen ihnen und der Welle erhöht, so dass die Dichtwirkung an der Lagerung aufrechterhalten werden und kein Produkt nach Außen austreten kann.
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Der Probenehmer weist eine erste Verschließvorrichtung auf, über die das Verschließelement zwischen der ersten und der zweiten Stellung verstellbar ist. Die Verschließvorrichtung ist eine manuell, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigte Verschließvorrichtung.
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Weiterhin bevorzugt weist der erfindungsgemäße Probenehmer eine zweite Verschließvorrichtung auf, durch die der Probeentnahmebehälter nach Entnahme einer Probe aus der Einrichtung verschließbar ist.
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Hierdurch kann auch eine kontaminationsfreie Probeentnahme durchgeführt werden. Das bedeutet, dass ein Anwender nicht mit dem Produkt, dessen Probe genommen wurde, in Berührung kommt. Hierdurch können mit dem erfindungsgemäßen Probenehmer auch Proben von gefährlichen bzw. gesundheitsgefährdenden Stoffen oder solchen Produkten, die aus Reinheitsgründen nicht mit der Außenumgebung in Berührung kommen dürfen, genommen werden.
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Der erfindungsgemäße Probenehmer wird beispielsweise mit einer Injektor-, Drehschieber- oder Wasserringpumpe betrieben.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen von Probenehmern anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines nicht beanspruchten Probenehmers gemäß einer ersten Ausführungsform, die zum Verständnis der Erfindung dient.
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2 zeigt den Probenehmer aus 1 in einem Längsschnitt entlang der in 1 gezeigten X-Achse, wobei ein Verschließelement in einer ersten Stellung angeordnet ist.
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3 zeigt den Probenehmer aus 1 in einem Längsschnitt entlang der in 1 gezeigten X-Achse, wobei das Verschließelement in einer zweiten Stellung angeordnet ist.
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4 zeigt den Probenehmer aus 1 in einem Längsschnitt entlang der in 1 gezeigten X-Achse, wobei das Verschließelement in der ersten Stellung angeordnet ist und ein Probeentnahmebehälter von dem Gehäuse des Probenehmers gelöst ist.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Probenehmers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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6 zeigt den erfindungsgemäßen Probenehmer aus 5 in einem Längsschnitt entlang der in 5 gezeigten X-Achse, wobei ein Verschließelement in einer ersten Stellung angeordnet ist.
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7 zeigt den erfindungsgemäßen Probenehmer gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem Längsschnitt entlang der in 5 gezeigten X-Achse, wobei das Verschließelement in einer zweiten Stellung angeordnet ist.
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7a zeigt eine geöffnete Ansaugöffnung des erfindungsgemäßen Probenehmers aus 7 in einer Draufsicht.
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8 zeigt den erfindungsgemäßen Probenehmer gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem Längsschnitt entlang der in 5 gezeigten X-Achse, wobei das Verschließelement in der ersten Stellung angeordnet ist und ein Probeentnahmebehälter von dem erfindungsgemäßen Probenehmer getrennt ist.
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In 1 ist ein Probenehmer 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, die dem Verständnis der Erfindung dient, in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Mit dem Probenehmer lassen sich bevorzugt Proben von Pulver- oder Schüttgütern aus einer Einrichtung entnehmen. Bei solchen Einrichtungen handelt es sich beispielsweise um Anlagen, Produktionsanlagen oder Behälter. Der Probenehmer weist ein Gehäuse 2 auf, an dessen erstem Ende ein Anschluss 3 angeordnet ist. Über den Anschluss 3 wird der Probenehmer an einer Einrichtung, aus der eine Probe eines bestimmten Produktes genommen werden soll, befestigt. Hierfür ist der Anschluss 3 als Flansch 30 ausgebildet, wobei dieser beispielsweise über Schraubverbindungen 33 an der Einrichtung befestigt werden kann.
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Der Flansch 30 ist in der beschriebenen Ausführungsform gegenüber der in 1 gezeigten Z-Achse geneigt ausgebildet. Durch solch eine geneigte Ausbildung des Flansches 30 kann der Probenehmer an einer nicht vertikalen Außenfläche einer Einrichtung befestigt werden. Die Neigung des Flansches 30 kann einsatzabhängig bzw. abhängig von den Befestigungsmöglichkeiten des Probenehmers an der Einrichtung frei gewählt werden. Auf der bestimmungsgemäß der Einrichtung zugewandten ersten Seite des Probenehmers bzw. des Flansches 30 befindet sich eine Ansaugöffnung 32, durch die eine Probe zur Probeentnahme angesaugt werden kann.
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Auf der dem Anschluss 3 abgewandten zweiten Seite des Probenehmers 1 ist eine Verschließvorrichtung 8 vorgesehen, über die, wie später erläutert, die Ansaugöffnung 32 verschlossen bzw. geöffnet werden kann.
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An einer Unterseite des Gehäuses 2 des Probenehmers ist ein Probeentnahmebehälter 5 zur Aufnahme der Probe, der bevorzugt als Probeflasche ausgebildet ist, vorgesehen. In diesen Probeentnahmebehälter wird die entnommene Probe überführt.
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Der Probeentnahmebehälter 5 ist bevorzugt lösbar an dem Gehäuse 2 befestigt. Hierfür ist bevorzugt ein Klemmmechanismus, der durch einen Hebel 122 betätigt werden kann, vorgesehen.
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An einem unteren Ende des Probeentnahmebehälters 5 ist ein Pumpenanschluss 4 angeordnet. An diesen Pumpenanschluss 4 kann eine Pumpe für die pneumatische Förderung der zu entnehmenden Probe angeschlossen werden. Wird über den Pumpenanschluss 4 bzw. über eine angeschlossene Pumpe ein Unterdruck in dem Gehäuse 2 bzw. dem Probeentnahmebehälter 5 erzeugt, wird das sich in der Einrichtung befindende Produkt durch die Ansaugöffnung 32 hindurch angesaugt, wodurch dieses in den Probeentnahmebehälter 5 pneumatisch gefördert wird.
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In 2 ist ein Längsschnitt (entlang der in 1 gezeigten X-Achse) des Probenehmers 1 gezeigt. Wie aus 2 ersichtlich ist, befindet sich innerhalb des Gehäuses 2 ein Förderkanal 21, in dem ein Verschließelement 7 zwischen einer ersten Stellung (2) und einer zweiten Stellung (3) versetzbar ist. Der Förderkanal 21 verläuft von der Ansaugöffnung 32 durch das Gehäuse 2 bis zu dem Probeentnahmebehälter 5. Während der pneumatischen Förderung der Probe wird diese durch die Ansaugöffnung 32 hindurch angesaugt und durch den Förderkanal 21 hindurch bis zu dem Probeentnahmebehälter 5 pneumatisch gefördert bzw. in den Probeentnahmebehälter 5 überführt.
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Der Probeentnahmebehälter 5 ist über den Klemmmechanismus an einer mit dem Förderkanal 21 verbundenen Öffnung 22 befestigt. Damit der Probeentnahmebehälter 5 abgedichtet mit dem Gehäuse 2 verbunden ist, sind an der Öffnung 22 Dichtelemente 23, wie z. B. O-Ringe, angeordnet.
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Der Förderkanal 21 ist als Zylinder ausgebildet, wobei innerhalb des Zylinders ein Verschließelement 7 in Form eines Kolbens angeordnet ist. Der Kolben 7 ist innerhalb des Gehäuses 2 zwischen einer ersten Stellung (2), in der der Förderkanal 21 durch den Kolben 7 verschlossen ist, und einer zweiten Stellung (3) in der der Förderkanal 21 zur pneumatischen Förderung einer Probe geöffnet ist, verstellbar. Wenn sich der Kolben 7 in der in 2 gezeigten ersten Stellung befindet, d. h., dass die Ansaugöffnung 32 verschlossen ist, schließt der Kolben 7 bevorzugt bündig mit einer Außenoberfläche 31 des Anschlusses 3 ab. Hierdurch wird sichergestellt, dass kein sich in der Einrichtung befindendes Produkt innerhalb der Ansaugöffnung 32 zurückbleibt und es unter Umständen zu einer Verfälschung einer darauffolgend genommenen Probe kommt. Außerdem wird durch das bündige Abschließen des Kolbens mit der Außenoberfläche 31 des Anschlusses 3 sichergestellt, dass nach einer Probeentnahme durch Verschließen der Ansaugöffnung 32 die sich in dem Förderkanal 21 befindenden Rückstände der genommenen Probe zurück in die Einrichtung geschoben werden und nicht innerhalb des Probenehmers verbleiben.
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Der Kolben 7 dichtet bevorzugt gegenüber dem Förderkanal 21 ab. Hierfür ist bevorzugt ein Dichtelement 71 an dem Kolben 7 vorgesehen. Bei diesem Dichtelement kann es sich beispielsweise um einen O-Ring oder einen Kolbenring handeln.
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Der Kolben 7 ist innerhalb des Gehäuses 2 durch eine Verschließvorrichtung 8 derart versetzbar, dass der Förderkanal 21 wie in 2 gezeigt, verschlossen und, wie in 3 gezeigt, geöffnet werden kann. Die Verschließvorrichtung 8 ist an der dem Anschluss 3 abgewandten zweiten Seite des Probenehmers angeordnet.
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Die Verschließvorrichtung 8 ist in der Ausführungsform bevorzugt über eine Schelle 9 an dem Gehäuse 2 abgedichtet befestigt. Die Schelle 9 verbindet hierbei sowohl einen Flansch 24 des Gehäuses 2 als auch einen Flansch 83 der Verschließvorrichtung 8, wobei zwischen beiden Flanschen ein Dichtelement, vorzugsweise ein O-Ring, angeordnet ist.
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Innerhalb des Gehäuses ist die Verschließvorrichtung 8 über eine Kolbenstange 81 mit dem Kolben 7 verbunden. Über die Kolbenstange 81 kann die Verschließvorrichtung 8 den Kolben zwischen der ersten Stellung, in der der Kolben die Ansaugöffnung 32 verschließt, und der zweiten Stellung, in der der Förderkanal 21 geöffnet ist, verstellen. Die Verschließvorrichtung 8 ist bevorzugt als Pneumatikzylinder ausgestaltet, wobei an diesen über zwei Anschlüsse 82 die entsprechenden Druckluftleitungen angeschlossen werden können.
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Die Verschließvorrichtung 8 kann allerdings auch beispielsweise als hydraulisch, elektrisch oder manuell betätigte Verschließvorrichtung ausgestaltet sein.
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Innerhalb des Probeentnahmebehälters 5 ist ein Filterelement 6 angeordnet, das den Pumpenanschluss 4 von dem Innenraum des Probeentnahmebehälters trennt. Durch das Filterelement 6 wird verhindert, dass während der pneumatischen Förderung der Probe bzw. der Überführung der Probe in den Probeentnahmebehälter 5 diese durch den Pumpenanschluss 10 hindurch austritt und von der Pumpe angesaugt wird.
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Das Filterelement 6 wird in Abhängigkeit der Größe des Probeentnahmebehälters 5 und der Förderleistung der Pumpe derart dimensioniert, dass ein Filterdurchschlag während der pneumatischen Förderung der Probe verhindert wird.
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Das Filterelement 6 ist bevorzugt zwischen einem ersten Abschnitt 51 des Probeentnahmebehälters 5 und einem zweiten Abschnitt 52 des Probeentnahmebehälters 5 festgeklemmt. Hierzu sind an dem ersten und zweiten Abschnitt 51, 52 des Probeentnahmebehälters 5 Flansche ausgebildet, die ebenfalls durch eine Schelle 10 miteinander verbunden werden. Zwischen beiden Flanschen ist das Filterelement 6 festgeklemmt. Durch die leichte Lösbarkeit der Schelle 10 können der erste und zweite Abschnitt 51, 52 des Probeentnahmebehälters 5 leicht voneinander getrennt und somit das Filterelement gewechselt werden.
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Im Folgenden wird die Funktions- bzw. Betriebsweise des Probenehmers erläutert.
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In 2 befindet sich das Verschließelement 7, d. h. der Kolben, in der ersten Stellung, in der die Ansaugöffnung 31 verschlossen ist. In dieser Stellung wird durch einen Anwender die Verschließvorrichtung 8 betätigt, so dass diese den Kolben 7 innerhalb des Gehäuses in die in 3 gezeigte zweite Stellung verstellt. Wie in 3 gezeigt, ist in dieser Stellung der Förderkanal 21 von der Ansaugöffnung 31 bis zu dem Probeentnahmebehälter 5 geöffnet, so dass eine Probe in den Probeentnahmebehälter 5 überführt werden kann. In dieser Stellung kann durch eine an den Pumpenanschluss 4 angeschlossene Pumpe der Förderkanal 21 bzw. der Probeentnahmebehälter evakuiert werden. Mit anderen Worten wird in dieser Stellung innerhalb des Förderkanals 21 bzw. des Probeentnahmebehälters 5 ein Unterdruck erzeugt, so dass das sich in der Einrichtung befindende Produkt durch die Ansaugöffnung 32 hindurch angesaugt, durch den Förderkanal 21 hindurch pneumatisch gefördert und in den Probeentnahmebehälter 5 überführt wird.
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Nach Ansaugen einer bestimmten Produktmenge durch die Ansaugöffnung 32 bzw. der Überführung einer Probe in den Probeentnahmebehälter 5 wird die Probeentnahme beendet, indem entweder die an den Pumpenanschluss 4 angeschlossene Pumpe abgeschaltet oder der Kolben 7 durch die Verschließvorrichtung 8 in die erste Stellung (2) zurück versetzt wird.
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Vor Lösen des Probeentnahmebehälters 5 von dem Gehäuse 2 wird der Kolben 7 zurück in die erste Stellung versetzt. Dieser Zustand ist in 2 und 4 gezeigt. Durch das Versetzen des Kolbens 7 zurück in die erste Stellung, werden alle sich im Förderkanal 21 befindenden Rückstände des Produktes, dessen Probe genommen wurde, zurück in die Einrichtung geschoben. Hierdurch verbleiben keinerlei Rückstände in dem Förderkanal 21.
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Zur Beförderung der entnommenen Probe an einen bestimmten Ort kann der Probeentnahmebehälter 5 von dem Gehäuse 2 durch Betätigung des Klemmmechanismus über den Hebel 122 gelöst werden.
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Zusätzlich kann der in 1 bis 4 gezeigte Probenehmer noch eine Verschließvorrichtung zum Verschließen des Probeentnahmebehälters 5 (vor dem Lösen) aufweisen. Eine solche Verschließvorrichtung ist in 1 bis 4 nicht gezeigt, kann aber beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass in dem Kolben 7 eine Durchgangsöffnung in Z-Richtung vorgesehen ist, die in einer bestimmten Stellung des Kolbens 7 koaxial zu der Öffnung 22 ausgerichtet ist und in die ein Verschluss der Probeaufnahme 5 in dieser Stellung des Kolbens 7 gezogen werden kann. Mit anderen Worten wird zum Öffnen des Förderkanals 21 der Kolben zuerst über der Öffnung 22 angeordnet, so dass die in dem Kolben 7 gebildete Durchgangsöffnung koaxial mit der Öffnung 22 ausgerichtet ist, wobei ein Verschluss des Probeentnahmebehälters 5 in dieser Stellung in die in dem Kolben 7 gebildete Durchgangsöffnung zum Öffnen des Probeentnahmebehälters überführt wird.
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Anschließend wird der Kolben 7 in die in 3 gezeigte zweite Stellung zur Probeentnahme versetzt. Bevor der Kolben 7 nach der Probeentnahme zurück in die in 2 gezeigte erste Stellung versetzt wird, wird dieser wiederum über der Öffnung 22 angeordnet, so dass der sich in der Durchgangsöffnung in dem Kolben befindende Verschluss zurück auf den Probeentnahmebehälter 5 zum Verschließen selbigen gesetzt werden kann. Nach Verschließen des Probeentnahmebehälters 5 wird der Kolben 7 zurück in die in 2 gezeigte Stellung versetzt.
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Durch eine solche Verschließvorrichtung zum Verschließen der Probeaufnahme 5 wird verhindert, dass, wenn sich der Kolben in der in 2 gezeigten ersten Stellung befindet, der Förderkanal 21 bzw. die Kolbenstange 81 und der diese aufnehmende Raum innerhalb des Gehäuses 2 mit dem Probestoff durch die Öffnung 22 hindurch kontaminiert wird.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Probenehmers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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In 6 ist der in 5 gezeigte erfindungsgemäße Probenehmer in einem Längsschnitt entlang der in 5 dargestellten X-Achse gezeigt. Der Probenehmer umfasst ebenfalls eine Anschlussvorrichtung 2-3, die beispielsweise als ein Flansch 2-30 ausgestaltet ist. Über den Flansch kann der Probenehmer, bevorzugt mittels Schraubverbindungen, an einer Einrichtung, aus der eine Probe entnommen werden soll, befestigt werden.
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Der Flansch 2-30 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls gegenüber der in 5 gezeigten Z-Achse geneigt ausgebildet. Wie bereits bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenehmers beschrieben wurde, ist diese Neigung zur Anpassung an eine nicht vertikale Außenoberfläche der Einrichtung vorgesehen und kann einsatzabhängig variiert werden.
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In dem Anschluss 2-3 des Probenehmers der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist ebenfalls eine Ansaugöffnung 2-32 vorgesehen, durch die eine Probe des zu nehmenden Stoffes angesaugt werden kann. Von dieser Ansaugöffnung 2-32 ausgehend läuft ein Förderkanal 2-21 innerhalb des Gehäuses 2-2. Der Förderkanal 2-21 läuft innerhalb des Gehäuses 2-2 bis zu einer Öffnung 2-22, an die eine Produktaufnahme 2-5 anschließbar ist.
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Die Produktaufnahme 2-5 ist in dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform des Probenehmers mit der des Probenehmers gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform identisch und wird aus diesem Grund nicht nochmals beschrieben werden. Die Produktaufnahme 2-5 kann in dieser Ausführungsform ebenfalls, wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, über einen Befestigungsmechanismus an dem Gehäuse 2-2 befestigt werden. Als bevorzugte Befestigungen kommen beispielsweise Klemm- oder Schraubverbindungen zum Einsatz.
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Zur Erzeugung des für die pneumatische Förderung notwendigen Unterdruckes kann eine Pumpe, wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform, an die Produktaufnahme 2-5 angeschlossen werden.
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Das innerhalb der Produktaufnahme angeordnete Filterelement ist ebenfalls mit dem der ersten bevorzugten Ausführungsform identisch.
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Innerhalb des Gehäuses 2-2 des Probenehmers ist eine Welle 2-7 angeordnet, die als Verschließelement in dieser Ausführungsform fungiert. Die Welle 2-7 ist an einem Lager 2-25 dichtend drehbar gelagert. Die Welle 2-7 ragt mit ihrem einen Ende in den Förderkanal 2-21 und verschließt in der in 6 gezeigten ersten Stellung die Ansaugöffnung 2-32 derart, dass keine Probe pneumatisch gefördert in die Produktaufnahme 2-5 durch den Förderkanal 2-21 hindurch überführt werden kann. D. h., dass der Förderkanal in der in 6 gezeigten Stellung der Welle 2-7 verschlossen ist.
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Wenn die Welle 2-7 um ihre Lagerachse gedreht wird, nimmt das Verschließelement bzw. die Welle 2-7 die in 7 gezeigt zweite Stellung ein, in der der Förderkanal zur pneumatischen Förderung einer Probe geöffnet ist.
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Die Welle 2-7 ist an ihrem in den Förderkanal ragenden Ende abgeschrägt ausgestaltet und weist hierdurch einen abgeschrägten Abschnitt 2-73 auf, der gegenüber der Rotationsachse der Welle 2-7 geneigt ist.
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Die Achse des Förderkanals und die Rotationsachse der Welle 2-7 schließen außerdem einen vorbestimmten Winkel ein.
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Durch die Rotation bzw. Drehung der Welle 2-7 wird der abgeschrägte Abschnitt 2-73 der Welle 2-7 derart innerhalb des Förderkanals gedreht, dass der Förderkanal geöffnet und eine pneumatische Förderung der Probe ermöglicht wird (7).
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Wie hieraus ersichtlich ist, wird durch die Kombination des Grades der Abschrägung der Welle 2-7 und der Größe des vorbestimmten Winkels zwischen der Rotationsachse der Welle 2-7 und der Achse des Förderkanals festgelegt, in welchem Maß sich der Förderkanal 2-21 bei Drehung der Welle in die zweite Stellung öffnet. Mit anderen Worten wird hierdurch festgelegt, welche Größe ein durch die Welle 2-7 und den Förderkanal definierter Durchlass hat.
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In 7 ist der Probenehmer bzw. die Welle 2-7 in der zweiten Stellung, in der der Förderkanal geöffnet ist, gezeigt.
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Beispielsweise kann der Grad der Abschrägung der Welle 2-7 bzw. der abgeschrägte Abschnitt 2-73 der Welle und der vorbestimmte Winkel so gewählt werden, dass der Förderkanal 2-21 einen konstanten Querschnitt hat. Mit anderen Worten kann der abgeschrägte Abschnitt 2-73 derart dimensioniert (gegenüber der Rotationsachse der Welle 2-7 geneigt) sein, dass dieser bei Anordnung der Welle 2-7 in der zweiten Stellung bündig mit dem Förderkanal abschließt.
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Der erfindungsgemäße Probenehmer ist allerdings hierauf nicht beschränkt. Der Grad der Neigung (Abschrägung) des abgeschrägten Abschnittes 2-73 und der bestimmte Winkel zwischen der Rotationsachse der Welle 2-7 und der Achse des Förderkanals können auch anders gewählt werden.
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Dies führt, wie in 7 gezeigt, dazu, dass bei Drehung der Welle 2-7 in die zweite Stellung der Durchlass nicht dem maximalen Querschnitt des Förderkanals bzw. Ansaugöffnung 2-32 entspricht. In diesem Fall kann bevorzugt an dem in den Förderkanal ragenden Ende der Welle 2-7 ein v-förmiger Abschnitt 2-72 – allgemein eine Ausnehmung – vorgesehen sein. Hierdurch wird bewirkt, dass der Durchlass, wenn die Welle 2-7 sich in der zweiten Stellung befindet, vergrößert ist.
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In 7a ist der Flansch 2-30 bzw. die Ansaugöffnung 2-32 in einer Draufsicht (y-z-Ebene aus 5) dargestellt, wobei sich die Welle 2-7 in der zweiten Stellung befindet, in der der Förderkanal zur pneumatischen Förderung der Probe geöffnet ist. Wie hieraus ersichtlich ist, wird der Grad der Öffnung des Durchlasses durch den v-förmigen Abschnitt vergrößert.
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Die Welle 2-7 ist bevorzugt in dem Gehäuse 2-2 derart angeordnet, dass ihr in den Förderkanal ragendes Ende in der in 6 gezeigten ersten Stellung bündig mit der Außenoberfläche 2-31 der Ansaugöffnung 2-32 abschließt.
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Damit die Welle 2-7 mit der Außenoberfläche 2-31 der Ansaugöffnung 2-32 bündig abschließt und kein Todraum an der Ansaugöffnung 2-32 gebildet wird, weist die Außenoberfläche 2-31 der Ansaugöffnung 2-32 ebenfalls bevorzugt einen eingeschnittenen bzw. eingekerbten Bereich 2-34 auf, der sich in der in 6 gezeigten Stellung der Welle 2-7 bündig an den v-förmigen Abschnitt 2-72 der Welle 2-7 anschließt. Insoweit bleibt auch bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenehmers kein Produkt in einem Todraum innerhalb der Ansaugöffnung 2-32 liegen.
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Die Welle 2-7 läuft bevorzugt von der Ansaugöffnung 2-32 durch das Gehäuse 2-2 hindurch und ist an ihrem anderen Ende mit einer Verschließvorrichtung 2-8 verbunden. Die Verschließvorrichtung 2-8 kann wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform als eine pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder manuell betätigte Verschließvorrichtung ausgestaltet sein. Die Verschließvorrichtung 2-8 ist zur Drehung bzw. Rotation der Welle 2-7 um ihre Lagerachse vorgesehen. Durch die Verschließvorrichtung 2-8 kann folglich die Welle 2-7 zwischen der ersten Stellung (6), in der der Förderkanal 2-21 verschlossen ist, und der zweiten Stellung (7), in der der Förderkanal 2-21 geöffnet ist, verstellt werden.
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Innerhalb des Gehäuses 2-2 ist ein Lager 2-25 vorgesehen, an dem die Welle 2-7 dichtend drehbar gelagert ist. Dieses Lager 2-25 ist bevorzugt als Drucksperre ausgestaltet. Hierfür ist an dem Gehäuse 2-2 ein Anschluss 2-26 vorgesehen, über den die Drucksperre bzw. das Lager 2-25 mit Druck beaufschlagbar ist. Hierbei kommen einsatzabhängige Gase, wie z. B. inerte Gase, zum Einsatz. Wenn dass Lager 2-25 über den Anschluss 2-26 mit einem bestimmten Gas mit Druck beaufschlagt wird, erhöht sich die Dichtwirkung des Lagers 2-25. Zur Abdichtung sind an dem Lager 2-25 im Querschnitt U-förmige Radialdichtringe vorgesehen, die zusammen mit dem Gehäuse 2-2 und ihrem U-förmigen Abschnitt Räume ausbilden, die sich bei Einleiten von Gas mit Gas füllen, so dass die Radialdichtringe an das Gehäuse bzw. die Welle 2-7 gedrückt werden. Hierdurch erhöht sich folglich die Dichtwirkung des Lagers 2-25.
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Ein Vorteil an dieser Lagerung in der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenehmers ist, dass durch Druckbeaufschlagung des Lagers 2-25 auch eine gezielte Gasströmung bei Fehlfunktion der Radialdichtringe erzeugt wird. Mit anderen Worten, wenn die Radialdichtringe ihre Dichtfunktion aufgrund von beispielsweise Materialermüdung nicht mehr übernehmen können, strömt Gas zwischen den Radialdichtringen und der Welle 2-7 in den Probenehmer/die Einrichtung, aus der die Probe zu entnehmen ist, bzw. in die Produktaufnahme 2-5. Es wird folglich verhindert, dass der Stoff, dessen Probe zu nehmen ist, durch das Lager 2-25 hindurch nach Außen austreten kann. Die oben beschriebene Ausgestaltung des Lagers 2-25 ist beispielsweise in den Fällen vorteilhaft, in denen ein Überdruck innerhalb der Einrichtung, aus der die Probe zu entnehmen ist, herrscht und auf die Radialdichtringe insbesondere in der in 6 gezeigten Stellung wirkt.
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Darüber hinaus kann bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenehmers über den Anschluss 2-26 bevorzugt ein Druckabfall innerhalb des Lagers 2-25 gemessen werden, so dass eine Fehlfunktion des Lagers 2-25 ermittelt werden kann.
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In 7 ist der erfindungsgemäße Probenehmer der zweiten bevorzugten Ausführungsform in der zweiten Stellung der Welle 2-7 gezeigt. In dieser Stellung ist die Welle 2-7 über die Verschließvorrichtung 2-8 in die zweite Stellung gedreht worden, so dass der Förderkanal 2-21 zur pneumatischen Förderung einer Probe geöffnet ist. In dieser Stellung der Welle 2-7 ist der v-förmige Abschnitt 2-72 derart ausgerichtet, dass die Ansaugöffnung 2-32 durch den v-förmigen Abschnitt 2-72 vergrößert ist. Wie in 7 gezeigt, kann in dieser Stellung des Verschließelementes bzw. der Welle 2-7 eine Probe aus der Einrichtung, an die der Probenehmer angeschlossen ist, durch pneumatische Förderung entnommen werden, ohne dass ein Einführen mechanischer Elemente in die Einrichtung notwendig ist.
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Im Folgenden wird noch die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Probenehmers erläutert werden.
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Zur Probeentnahme wird der Probenehmer 2-1 über den Anschluss 2-3 an eine Einrichtung, aus der eine Probe eines Stoffes entnommen werden soll, angeschlossen.
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Zu Beginn der Probeentnahme befindet sich der erfindungsgemäße Probenehmer in der in 6 gezeigten ersten Stellung, in der der Förderkanal 2-21 durch die Welle 2-7 verschlossen ist. In dieser Stellung wird eine an den Pumpenanschluss 2-4 angeschlossene Pumpe eingeschaltet, so dass ein Unterdruck innerhalb des Probenehmers 2-1 erzeugt wird.
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Anschließend wird über die Verschließvorrichtung 2-8 die Welle 2-7 um ihre Lagerachse in die zweite Stellung gedreht, so dass aufgrund ihres abgeschrägten Abschnitt 2-72 der Förderkanal 2-21 geöffnet wird (siehe 7). In dieser in 7 gezeigten Stellung wird der Stoff aus der Einrichtung aufgrund des durch die Pumpe erzeugten Unterdruckes durch die Ansaugöffnung 2-32 hindurch angesaugt und in die Produktaufnahme 2-5 überführt.
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Zum Beenden der Probeentnahme wird entweder die Welle 2-7 durch die Verschließvorrichtung 2-8 in die in 6 gezeigte erste Stellung verstellt oder die an den Pumpenanschluss 2-4 angeschlossene Pumpe einfach abgeschaltet (und anschließend die Welle 2-7 gedreht).
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Zur Überführung bzw. Beförderung der entnommenen Probe an einen gewünschten Ort kann der Befestigungsmechanismus an der Öffnung 2-22 gelöst werden, wodurch sich die Produktaufnahme 2-5 von dem Gehäuse 2-2 lösen lässt. Dies ist in 8 gezeigt.
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Hinsichtlich der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Probenehmers gemäß der ersten oder zweiten bevorzugten Ausführungsform kann die pneumatische Förderung der Probe bevorzugt auch durch ein zyklisches Öffnen und Schließen des Förderkanals durchgeführt werden. Dies ist beispielsweise in dem Fall vorteilhaft, in dem die Förderleistung der angeschlossenen Pumpe zur pneumatischen Förderung des Produktes auf Grund des aus der Einrichtung nachströmenden Gases nicht ausreichend ist oder das Produkt das Evakuieren bzw. Ansaugen durch die Pumpe stark beeinträchtigt.
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Zuerst wird in der Stellung, in der der Förderkanal geschlossen ist, ein gewisser Unterdruck in dem erfindungsgemäßen Probenehmer bzw. in der Produktaufnahme durch die Pumpe erzeugt und anschließend der Förderkanal geöffnet. Wenn eine gewisse Menge des Produktes pneumatisch gefördert wurde und der in dem Probenehmer herrschende Unterdruck durch das aus der Einrichtung in den Förderkanal strömenden Gases ausgeglichen worden ist, wird der Förderkanal wiederum geschlossen, so dass sich in dem Probenehmer ein zur pneumatischen Förderung notwendiger Unterdruck aufbauen kann. Anschließend wird der Förderkanal zur pneumatischen Förderung wieder geöffnet. Dieser Zyklus kann bedarfsabhängig beliebig wiederholt werden.
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Insgesamt kann, wie im Vorhergehenden dargestellt, ein Probenehmer zur Entnahme einer Probe eines Stoffes (Produktes), insbesondere eines Pulver- oder Schüttgutes, aus einer das Produkt enthaltenden Einrichtung geschaffen werden, wobei zur Probeentnahme keine mechanischen Elemente in die Einrichtung zur Probeentnahme eingeführt werden müssen.
