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Die Erfindung betrifft eine Wechselarmatur für ein Behältnis gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Entfernen solch einer Wechselarmatur von einem Behältnis.
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Bei einer Vielzahl technischer Anwendungen ist es erforderlich, Messungen an einem Medium in einem Behältnis vorzunehmen. Hierzu werden typischerweise Wechselarmaturen eingesetzt. Diese Wechselarmaturen sind an dem Behältnis angeordnet und erlauben, mit dem in dem Behältnis befindlichen Medium, zum Beispiel über eine Sonde, in Kontakt zu treten.
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Dabei kann das Behältnis das Medium zumindest teilweise oder auch vollständig umschließen. Beispiele für ein Behältnis sind ein geschlossener Tank, ein offenes Becken, eine geschlossene Rohrleitung oder ein offenes Gerinne. Das von dem Behältnis umschlossene Medium kann sowohl ein stehendes oder ein fließendes Medium sein. Das Medium kann sowohl eine Flüssigkeit, ein Gas oder gegebenenfalls auch ein fließfähiger Feststoff (Pulver) oder eine Mischung der vorgenannten Zustände sein. Ebenso kann das Medium durckbelastet sein, sodass in dem Behältnis ein Behälterdruck unterschiedlich zum Umgebungsdruck vorherrscht.
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Typischerweise umfasst die Wechselarmatur ein Tauchelement sowie ein Befestigungselement zur Befestigung des Tauchelements an dem Behältnis. Dabei ist das Tauchelement in einer Benutzungsstellung derart an dem Befestigungselement angeordnet, dass es in Benutzungsstellung in das Behältnis hineinragt. Zur Wartung oder zum Austausch des Tauchelements kann dieses von dem Behältnis entfernt werden. Das Tauchelement kann hier beispielsweise einen Sensor umfassen oder zu einer Entnahme von Proben ausgebildet sein.
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Typischerweise unterliegt das in dem Behältnis geführte Medium einem bestimmten Behälterdruck. Dieser Behälterdruck ist abhängig von den Bedingungen eines im Behältnis durchgeführten Prozesses. Diese können durchaus unterschiedlich sein, so dass hier Behälterdrücke von 0 Bar bis zum Beispiel 16 Bar vorliegen können.
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Hierbei ist der in dem Behältnis vorherrschende Behälterdruck oft unbekannt. Wird nun die Wechselarmatur gelöst und soll von dem Behältnis entfernt werden, besteht bei einem unter Druck stehenden Behältnis das Risiko, dass ein Gegendruck beim Entfernen dem an der Wechselarmatur wirkenden Behälterdruck nicht standhalten kann, so dass ein unkontrollierter Wegfall des Tauchelements zu einem Leck an dem Behältnis und somit zu einem unkontrollierten Entweichen des Mediums führt.
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Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Wechselarmaturen bekannt, die selbsthemmende Getriebe aufweisen. Nachteilig ist hier jedoch, dass durch eine Schraubung des Getriebes nur geringe Eintauchtiefen des Tauchelements in das Behältnis erreicht werden können.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, vorbekannte Wechselarmaturen bezüglich der Sicherheit zu verbessern und die Einsatzmöglichkeiten, insbesondere in Bezug auf die Eintauchtiefe des Tauchelements in das Behältnis, zu erweitern.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Wechselarmatur gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Entfernen einer Wechselarmatur gemäß Anspruch 9. Vorzugsweise Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wechselarmatur finden sich in den Ansprüchen 2 bis 8. Vorzugsweise Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 10 und 11. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit per Referenz in die Beschreibung einbezogen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Durchführung mittels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur und/oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon geeignet. Die erfindungsgemäße Wechselarmatur ist vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Wechselarmatur für ein Behältnis umfasst, wie an sich bekannt, ein Tauchelement, ein Befestigungselement zur Anordnung an dem Behältnis für das Tauchelement, wobei zumindest das Tauchelement relativ zu dem Befestigungselement verschiebbar ist, so dass das Tauchelement wahlweise in einer Benutzungsstellung, in welcher das Tauchelement zumindest teilweise in das Behältnis hineinragt, anordbar oder aus dem Behältnis und von dem Befestigungselement entfernbar ist. Weiter weist die Wechselarmatur lösbare Verschlussmittel auf, welche zumindest mittelbar zwischen Tauchelement und Befestigungselement angeordnet sind.
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Wesentlich ist, dass die Verschlussmittel derart mit Tauchelement und Befestigungselement zusammenwirkend ausgebildet sind, dass zum Lösen der Verschlussmittel das Tauchelement relativ zu dem Behältnis entgegen einen Behälterdruck in dem Behältnis bewegt werden muss.
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Die erfindungsgemäße Wechselarmatur unterscheidet sich somit in wesentlichen Aspekten von vorbekannten Wechselarmaturen: die Verschlussmittel zwischen Tauchrohr und Befestigungselement an dem Behältnis sind derart ausgebildet, dass sie nur gelöst werden können, indem das Tauchelement zumindest um eine Strecke s gegen den Behälterdruck und relativ zu dem Behältnis bewegt wird. Hier erfolgt somit eine Bewegung des mit dem Behälterdrucks belasteten Tauchelements entgegen dem Behälterdruck. Da das Tauchelement im montierten Zustand in Wirkverbindung mit dem Behälterdruck in dem Behältnis steht, können die Verschlussmittel nur gelöst werden, wenn die Strecke s gegen den Behälterdruck überwunden worden ist.
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Hierdurch ergeben sich insbesondere die Vorteile, dass die Verschlussmittel nur von einem Bediener gelöst werden können, der dem Behälterdruck Stand halten kann. Es ist hier somit individuell abhängig vom Bediener, welcher Gegendruck aufgebracht und somit welcher Behälterdruck ausgehalten werden kann und somit auch, ob die Verschlussmittel der Wechselarmatur gelöst werden können oder nicht. Der Gegendruck kann hierbei zum Beispiel sowohl maschinell als auch manuell alleine von dem Bediener aufgebracht werden. Es ist mit der erfindungsgemäßen Wechselarmatur jedoch sichergestellt, dass ein unkontrolliertes Lösen des Tauchelements von dem Behältnis aufgrund eines zu hohen Behälterdrucks in dem Behältnis nicht möglich ist. Somit kann es beim Entfernen des Tauchelements nicht zu einem unkontrollierten Wegfall des Tauchelements und durch das dadurch entstehende Leck an dem Behältnis zu einem unkontrollierten Entweichen des Mediums kommen.
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Die erfindungsgemäße Wechselarmatur erlaubt somit eine im Vergleich zu vorbekannten Wechselarmaturen sicherere Handhabe, welche insbesondere bei reaktiven bis hin zu toxischen Medien eine hochrelevante Stellung einnimmt.
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Vorzugsweise erfolgt die Bewegung des Tauchelements gegen den Behälterdruck zum Lösen der Verschlussmittel derart, dass durch die Bewegung das Tauchelement in das Behältnis hinein bewegt wird, bevorzugt, dass durch die Bewegung des Tauchelements das dem Medium zur Verfügung stehende Volumen in dem Behältnis verkleinert wird und insbesondere der Behälterdruck erhöht wird. Höchstvorzugsweise erfolgt die Bewegung des Tauchelements in Richtung eines Eintauchen des Tauchelements in das Behältnis und somit vorzugsweise entgegengesetzt zu der Bewegung, welche zum Entfernen des Tauchelements von dem Behältnis durchgeführt wird. Vorzugsweise wird bei der Bewegung des Tauchelements eine Strecke s gegen den Behälterdruck überwunden, wobei die Strecke s eine Länge von vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,2 cm und 10 cm, höchstvorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,5 cm und 3 cm, insbesondere bevorzugt 0,6 cm aufweist.
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In einer vorzugsweisen Ausführungsform ist die Wechselarmatur als handbetätigte Wechselarmatur ausgebildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere im Bereich handbetätigter Wechselarmaturen ein Mechanismus vorgesehen werden kann, welcher individuell abhängig vom Bediener erfasst, welcher Gegendruck aufgebracht, das heißt welcher Behälterdruck ausgehalten, werden kann und somit auch, ob die Verschlussmittel der Wechselarmatur gelöst werden können oder nicht. Ein unkontrolliertes Lösen der Wechselarmatur von dem Behältnis durch Wegfall des Tauchelements aufgrund eines zu hohen Behälterdrucks in dem Behältnis ist hier somit nicht möglich und schützt den Bediener vor möglichen Gefahren durch unkontrolliertes Austreten des Mediums.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform sind die Verschlussmittel einen Bajonettverschluss umfassend ausgebildet. Ein Bajonettverschluss zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Elemente, hier vorzugsweise das Tauchelement und das Befestigungselement, durch Ineinanderstecken und entgegengesetztes Drehen verbunden werden. Vorzugsweise ist an dem Befestigungselement ein Knopf, ein Noppen oder ein Vorsprung angeordnet. An dem entgegengesetzten Teil, hier dem Tauchelement, ist ein Längsschlitz angeordnet, der sich parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Tauchelements erstreckt, und an dessen Ende ein Querfortsatz angeordnet ist. Dabei ist der Querfortsatz vorzugsweise derart ausgebildet, dass er sich im Wesentlichen im rechten Winkel zu dem Längsschlitz erstreckt. Höchstvorzugsweise kann der weitere Verlauf des Querfortsatz ebenso wieder parallel zu dem Längsschlitz erfolgen. Der Querfortsatz kann jedoch ebenso zum Beispiel halbkreisförmig ausgebildet sein.
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Dabei liegt es ebenso im Rahmen der Erfindung, dass der Knopf an dem Tauchelement angeordnet ist und der Längsschlitz an dem Befestigungselement angeordnet ist. Wird jetzt beim Ineinanderstecken der Knopf an dem Tauchelement in den Längsschlitz an dem Befestigungselement eingeführt kann durch eine Drehung, bei der der Knopf in den Querfortsatz am Ende des Längsschlitzes einrastet, eine feste Verbindung zwischen Tauchelement und Befestigungselement hergestellt werden.
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Dabei ist der Bajonettverschluss derart orientiert, dass zum Lösen des Bajonettverschlusses das Tauchelement relativ zu dem Befestigungselement in Richtung des Behältnisses und somit gegen den Behälterdruck bewegt werden muss.
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Durch den beschriebenen Bajonettverschluss ergibt sich der Vorteil, dass in einfacher Art und Weise Verschlussmittel ausgebildet werden können, die die Eigenschaft aufweisen, dass zum Lösen der Verschlussmittel das Tauchelement relativ zu dem Befestigungselement gegen den Behälterdruck bewegt werden muss.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform weist der Bajonettverschluss eine Führungsschräge auf. Die Führungsschräge ist vorzugsweise derart an dem Bajonettverschluss ausgebildet, dass der Knopf oder Noppen beim Hineingleiten in den Querfortsatz, d. h. in die Verrieglungsstellung, unterstützt wird. Die Führungsschräge ist also auf der dem Längsschlitz abgewandten Seite in Richtung der Wirkung des Behälterdrucks abgeschrägt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verriegelung des Bajonettverschlusses vereinfacht wird.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform umfassen die Verschlussmittel zumindest ein Federelement, welches Federelement derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Verschlussmittel unabhängig von dem Behälterdruck verriegelbar sind. Das Federelement kann zum Beispiel bei einem Bajonettverschluss derart angeordnet sein, dass der Bajonettverschluss in der Verriegelungsstellung gehalten wird und erst durch eine Bewegung gegen einen Federdruck des Federelements entriegelt werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verschlussmittel auch ohne einen wirkenden Behälterdruck verriegelbar sind. Somit wird vermieden, dass bei einem Prozess ohne signifikante Druckbelastung in dem Behältnis die Verriegelung nicht wirksam vorgenommen werden kann oder versehentlich gelöst werden kann.
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In einer alternativen vorzugsweisen Ausführungsform ist als Teil der Verschlussmittel an dem Tauchelement zumindest ein Klappelement, vorzugsweise zwei Klappelemente angeordnet. An dem Befestigungselement ist ein Vorsprung, vorzugsweise das Befestigungselement umlaufend, angeordnet. Zur Verriegelung stehen der Vorsprung und das zumindest eine Klappelement in Eingriff. In einer Eingriffsstellung stehen das zumindest eine Klappelement und der Vorsprung vorzugsweise derart in Eingriff, dass ein Überlappungsbereich im Wesentlichen parallel zu der Längserstreckung des Tauchelements verläuft. Zum Lösen der Verriegelung muss somit das Tauchelement mit dem Klappelement relativ zu dem Befestigungselement gegen den Behälterdruck bewegt werden, bis Klappelement und Vorsprung nicht mehr in Eingriff stehen und das Klappelement ausgehakt werden kann, vorzugsweise durch eine Klappbewegung des Klappelements nach außen, weg von dem Tauchrohr.
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Vorzugsweise ist der Vorsprung derart ausgestaltet, dass ein L-förmiger Ring umlaufend an dem Befestigungselement angebracht ist, wobei ein Schenkel des L im Wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche des Befestigungselements steht und der zweite Schenkel somit im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Befestigungselements verläuft. Das Klappelement weist einen Klappmechanismus auf, so dass von einer Eingriffsstellung, bei der das Klappelement in den Vorsprung des Befestigungselements eingreift, zu einer Ruhestellung, bei der das Klappelement nicht in den Vorsprung des Befestigungselements eingreift, gewechselt werden kann.
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Hierdurch können in einfacher Art und Weise Verschlussmittel ausgebildet werden, bei denen zum Lösen der Verschlussmittels das Tauchelement relativ zu dem Behältnis gegen den Behälterdruck in dem Behältnis bewegt werden muss.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform sind die Verschlussmittel als Kugelverriegelung ausgebildet. Das Befestigungselement ist vorzugsweise mit seitlichen Aussparungen, in denen Kugeln aufgenommen werden können, ausgebildet. An dem Tauchelement und mit diesen fest verbundenen sind Halteelemente angeordnet, welche die Kugeln in Halterungen zur Verriegelung halten.
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Zum Lösen der Verbindungsmittel wird das Tauchelement und mit ihm das Halteelement gegen den Behälterdruck bewegt. Dabei verschieben sich die Kugeln derart, dass die Kugeln aus den Halterungen des Halteelements ausweichen können. Hierdurch wird die Kugelverriegelung gelöst und das Tauchelement kann von dem Behältnis entfernt werden.
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Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist ebenfalls die vorgenannten Vorteile der erfindungsgemäßen Wechselarmatur auf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen einer Wechselarmatur von einem Behältnis, welche Wechselarmatur ein Tauchelement sowie lösbare Verbindungsmittel zwischen Tauchelement und Behältnis aufweist, umfasst folgende Verfahrensschritte:
- A Lösen der Verschlussmitteln zwischen Tauchelement und Behältnis
- B Entfernen des Tauchelements von dem Behältnis.
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Wesentlich ist, dass zum Lösen der Verschlussmittel das Tauchelement relativ zu dem Behältnis entgegen einem Behälterdruck in dem Behältnis bewegt werden muss.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, dass die Verschlussmittel nur von einem Bediener (sowohl maschinell als auch manuell alleine durch den Bediener) gelöst werden können, der dem Behälterdruck Stand halten kann. Es ist hier somit individuell abhängig von dem Bediener, welcher Behälterdruck ausgehalten werden kann und somit, ob die Verschlussmittel der Wechselarmatur gelöst werden können oder nicht. Vorzugsweise ist die Wechselarmatur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zum Entfernen einer Wechselarmatur zeichnet sich dadurch aus, dass die Bewegung des Tauchelements um eine Strecke s gegen den Behälterdruck in dem Behältnis manuell erfolgt.
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Bei einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform des Verfahrens zum Entfernen einer Wechselarmatur erfolgt die Bewegung des Tauchelements um die Strecke s gegen den Behälterdruck in dem Behältnis maschinell. Hierzu können zum Beispiel Antriebsmittel für das Tauchelement vorgesehen sein, um die Strecke s gegen den Behälterdruck zu überwinden.
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Die erfindungsgemäße Wechselarmatur und das erfindungsgemäße Verfahren sind grundsätzlich für Anwendungen geeignet, bei denen Wechselarmaturen bei Behältnissen eingesetzt werden, die aufgrund des durchgeführten Prozesses mit einem Behälterdruck beaufschlagt sind.
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Die erfindungsgemäße Wechselarmatur und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere zur Verwendung als handbetätigte Wechselarmaturen ausgebildet.
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Weitere vorzugsweise Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßem Wechselarmatur sowie des erfindungsgemäße Verfahrens werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur mit Bajonettverschluss, mit in Teilabbildungen a bis d dargestellten Sschritten zum Lösen des Bajonettverschluss;
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2 schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur;
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In den 1 und 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
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1 mit den Teilabbildungen a bis d zeigt schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur mit einem Bajonettverschluss.
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Die erfindungsgemäße Wechselarmatur umfasst ein Befestigungselement 2 sowie ein Tauchelement 3, wobei das Tauchelement 3 und das Befestigungselement 2 über lösbare Verschlussmittel miteinander verbunden sind. Die Verschlussmittel sind vorliegend als Bajonettverschluss 4 ausgebildet. Der Bajonettverschluss 4 umfasst einen Knopf 5 an dem Tauchelement 3. Das Befestigungselement 2 ist mit einer Aussparung 6 ausgebildet, vorliegend mit einem Längsschlitz 6.1 an dessen Ende ein Querfortsatz 6.2 angeordnet ist. Im weiteren Verlauf des Querfortsatzes 6.2 ist eine Aushöhlung 6.3 angeordnet in der der Knopf 5 des Tauchelements 3 aufgenommen werden kann. Zusätzlich weist der Bajonettverschluss eine Führungsschräge 6.4 auf, die den Knopf 5 beim Hineingleiten in den Querfortsatz 6.2 zur Verriegelung unterstützt. Die Führungsschräge 6.4 ist zu einer von dem Längsfortsatz 6.1 abgewandten Seite hin abgeschrägt.
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In den Teilabbildungen b, c und d ist schrittweise die Entriegelung des Bajonettverschluss 6 dargestellt. Teilabbildung a zeigt die erfindungsgemäße Wechselarmatur mit verriegeltem Bajonettverschluss. Zum Entriegeln muss das Tauchelement 3 gegen den Behälterdruck, gekennzeichnet durch den Pfeil B in Richtung des Befestigungselements 2 bewegt werden. Hierbei muss die Strecke s, vorliegend 0,6 cm, gegen den Behälterdruck B überwunden werden. Teilabbildung b zeigt die erfindungsgemäße Wechselarmatur nach einer Bewegung des Tauchelements in Richtung des Prozessdrucks. In einem zweiten Schritt wird das Tauchelement entgegengesetzt zu dem Befestigungselement gedreht werden bis der Knopf 5 den Längsschlitz 6.1 erreicht. Teilabbildung c zeigt die erfindungsgemäße Wechselarmatur mit Bajonettverschluss nach einer Drehung des Tauchelements relativ zu dem Befestigungselement. Dann kann das Tauchelement 3 von dem Befestigungselement und damit von dem Behältnis entfernt werden. Teilabbildung d zeigt die erfindungsgemäße Wechselarmatur nach Entfernen des Tauchelements von dem Behältnis.
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Somit ist sichergestellt, dass das Tauchelement 3 nur von dem Behälter entfernt werden kann, wenn der Prozessdruck, d. h. der Behälterdruck aufgebracht werden kann, indem das Tauchelement 3 gegen den Behälterdruck in Richtung des Befestigungselements 2 bewegt wird, wie in 1b dargestellt. Ein unkontrolliertes Lösen des Tauchelements 3 von dem Behältnis, welches zu einem Leck an dem Behältnis und einem unkontrollierten Entweichen des Mediums führen könnte, ist somit nicht möglich.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur 1. Die Verbindungsmittel sind hier als Klappverschluss 11 ausgebildet. Der Klappverschluss 11 umfasst vorliegend zwei Klappelemente 12.1, 12.2. Die Klappelemente 12.1, 12.2 sind an dem Tauchelement 3 angeordnet und fest mit diesem verbunden. An dem Befestigungselement 2 ist als Teil des Klappverschluss 11 ein Vorsprung 13 angeordnet. Der Vorsprung 13 umfasst vorliegend zwei Teile 13.1 und 13.2. Die beiden Teile des Vorsprungs 13.1 und 13.2 sind jeweils L-förmig ausgebildet. Dabei ist ein kürzerer Schenkel des L 13.2.a, 13.1.a senkrecht auf der Oberfläche des Befestigungselements 2 stehend angeordnet. Der zweite Schenkel des L 13.1.b, 13.2.b verläuft somit im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Befestigungselements. Vorliegend sind Befestigungselement und L-förmiger Vorsprung 13.1 und 13.2 einstückig ausgebildet.
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Zum Lösen der Verschlussmittel muss das Tauchelement 3 gegen den Behälterdruck B bewegt werden. Wenn Klappelemente 12.1 und 12.2 nicht mehr im Eingriff mit den L-förmigen Vorsprüngen 13.1 und 13.2 stehen, können die Klappelemente 12.1, 12.2 nach außen, d. h. weg von dem Tauchelement 3 geklappt werden. Dabei drehen sich die Klappelemente 12.1 und 12.2 um den jeweiligen Drehpunkt 12.1.a, 12.2.a. Die Verschlussmittel sind somit gelöst und das Tauchelement 3 kann von dem Behältnis entfernt werden.
