DE102019135275A1

DE102019135275A1 - Transportables Probennahmebehältnis, Probennahmesystem und Verfahren zur Probennahme

Info

Publication number: DE102019135275A1
Application number: DE102019135275.4A
Authority: DE
Inventors: Torsten Rest; Walter Wiegand; Einar Möller; Thomas Pfauch
Original assignee: Endress and Hauser Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: K+s Aktiengesellschaft De; Endress and Hauser Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-24
Also published as: WO2021122229A1; CN114930144A; EP4078133A1; US20230019192A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein transportables Probennahmebehältnis (1) zur Entnahme einer Probe eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22), das zwischen einer Probennahmestellung (PS) und einer Transportstellung (TS) verstellbar ist,wobei in der Probennahmestellung (PS) zumindest eine an einem ersten Endabschnitt (2) des Probennahmebehältnisses (1) angeordnete und in einem Innenraum des Probennahmebehältnisses (1) führende, verschließbare Öffnung (3) geöffnet ist,wobei in der Transportstellung (TS) eine in dem Innenraum angeordnete Probenkammer (4) fluiddicht abgedichtet ist, und wobei das Probennahmebehältnis (1) in eine verfahrbare Schleusenarmatur (5) einsetzbar ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Probennahmesystem (11) umfassend das Probennahmebehältnis (1) und eine Schleusenarmatur (5) sowie ein Verfahren zur Probennahme mit dem Probennahmesystem (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Probennahmebehältnis eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids, ein Probennahmesystem, umfassend ein Probennahmebehältnis und eine Schleusenarmatur sowie ein Verfahren zur Probennahme.
In vielen Bereichen der Chemie, Biochemie, Pharmazie, Biotechnologie, Lebensmitteltechnologie, Wasserwirtschaft und Umweltmesstechnik ist es erwünscht, einmalig oder in regelmäßigen Abständen Proben eines Fluids aus einem Prozessbehälter zu entnehmen, beispielsweise aus einem fluidführenden Rohr oder einem Reaktionsgefäß. Die Probe kann anschließend z.B. von einem Analysenmesssystem analysiert werden, welches Analyseverfahren teilautomatisiert oder automatisiert durchführt. Beispiele hierfür sind aus DE 10 2009 029 305 A1 , DE 10 2011 11 007 011 A1 , DE 10 2011 075 762A1 , DE 10 2011 003 615 A1 und DE 10 2011 005 957 A1 bekannt. Bei dem Fluid handelt es sich um ein fließfähiges Medium, bspw. ein zumindest teilweise flüssiges und/oder gasförmiges Medium.
In den oben genannten Industrien sind Wechselarmaturen weit verbreitet, mit denen elektrochemische Sensoren in ein Prozessmedium eingeführt und entnommen werden können, ohne dabei laufende Prozesse zu unterbrechen. Elektrochemische Sensoren erfassen anhand von elektrochemischer Messtechnik bzw. Analysemesstechnik Aktivitäten von chemischen Substanzen, um eine damit korrelierte Prozessgröße des Prozessmediums zu erfassen. Derartige elektrochemische Sensoren können z.B. als potentiometrische Sensoren wie ionenselektive Elektroden (ISE), insb. pH-Elektroden, oder amperometrischen Sensoren, etwa Desinfektionssensoren, ausgebildet sein. Ferner fallen im Rahmen dieser Anmeldung unter den Begriff „elektrochemische Sensoren“ solche auf der Basis von Elektrolyt-Isolator-Halbleiter-Schichtstapeln (englisch: electrolyte-insulator-semiconductor, kurz: EIS), konduktiv oder kapazitiv arbeitende Leitfähigkeitssensoren, sowie (spektro)-photometrisch arbeitende Sensoren, bspw. Trübungssensoren. Die elektrochemischen Sensoren werden, manuell oder automatisch, axial zwischen einer Prozessstellung und einer Servicestellung der Wechselarmatur verfahren. In der Servicestellung ist der elektrochemische Sensor typischerweise gegen das Fluid abgedichtet. Der elektrochemische Sensor kann hierbei in der Servicestellung der Wechselarmatur entnommen und damit überprüft, kalibriert, gereinigt und/oder ausgetauscht werden.
Es ist wünschenswert, den vorstehend erwähnten Vorteil des im Wesentlichen unterbrechungsfreien und fluiddichten Einführens des elektrochemischen Sensors auch für die Probennahme zu nutzen. Daher ist es erforderlich, eine in eine Schleusenarmatur, insb. in einer Wechselarmatur, integrierbare Probennahmesonde anzugeben.
Aus der DE 10 2006 19 242 A1 ist eine Probennahmevorrichtung bekannt geworden, die ein als eine Schleusenarmatur dienendes Probennahmeventil umfasst. Das Probennahmeventil ist dazu ausgestaltet, an einem genormten Fermenterstutzen fixiert zu werden und weist eine Probenkammer definierten Volumens auf. Nach dem Schließen des Ventils gibt das hintere Dichtelement den Weg zu einer daran angeschlossenen Transportleitung frei. Nachteilig an der in der DE 10 2006 19 242 A1 angegeben Lösung ist zum einen, dass die Transportleitung nicht vollständig gegenüber dem Fluid abgedichtet ist. Zum anderen ist die Probenkammer selbst nicht transportabel, so dass die Probe mittels der Fluidleitung aus der Probenkammer abgeleitet werden muss.
Eine ähnliche Lösung ist in der DE 10 2014 102 600 A1 beschrieben, die ein als Schleusenarmatur dienendes Tauchrohr offenbart, bei dem in einer ersten Stellung des Tauchrohrs das Ende einer Flüssigkeitsleitung in eine in einem Prozessbehälter enthaltene Flüssigkeit eintaucht. Für die Probennahme kann die Flüssigkeit mittels des Anliegens einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Ende der Flüssigkeitsleitung und einem in ein Sammelgefäß mündendes zweites Ende der Flüssigkeitsleitung aus dem Prozessbehälter in das Sammelgefäß transportiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in eine Schleusenarmatur integrierbare Lösung anzugeben, um möglichst einfach eine Probe aus einem fluiddicht abgedichteten Prozessbehälter zu entnehmen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Probennahmebehältnis, ein Probennahmesystem, umfassend ein Probennahmebehältnis und eine Schleusenarmatur sowie ein Verfahren zur Probennahme.
Hinsichtlich des Probennahmebehältnisses wird die Aufgabe gelöst durch ein transportables Probennahmebehältnis zur Entnahme einer Probe eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids, wobei das Probennahmebehältnis zwischen einer Probennahmestellung und einer Transportstellung verstellbar ist, wobei in der Probennahmestellung zumindest eine an einem ersten Endabschnitt des Probennahmebehältnisses angeordnete und in einem Innenraum des Probennahmebehältnisses führende, verschließbare Öffnung geöffnet ist, wobei in der Transportstellung eine in dem Innenraum angeordnete Probenkammer fluiddicht abgedichtet ist, und wobei das Probennahmebehältnis derart in eine mit dem Prozessbehälter verbundene verfahrbare Schleusenarmatur einsetzbar ist, dass in einer ersten ausgefahrenen Stellung der Schleusenarmatur die Schleusenarmatur den Prozessbehälter fluiddicht abdichtet und dass in einer zweiten eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur das Probennahmebehältnis den Prozessbehälter fluiddicht abdichtet und das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis mit seinem ersten Endabschnitt in das Fluid hineinragt.
Im Rahmen der Erfindung ist zumindest eine Öffnung vorgesehen, durch die das Fluid in die Probenkammer einströmbar ist. Selbstverständlich können auch mehrere derartiger Öffnungen vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Bereichen des ersten Endabschnitts angeordnet sind. Dadurch wird das Sampling verbessert, bspw. wenn es sich bei dem Fluid um eine gerichtete Strömung handelt, bei der der Endabschnitt an unterschiedlichen Bereichen verschieden angeströmt wird.
Die Vorteile der Erfindung sind die folgenden:

- Die Probennahme ist in Bezug auf einen Prozess, den das Fluid durchläuft, im Wesentlichen unterbrechungsfrei möglich, da während dem Einsetzten und/oder Entnehmen des Probennahmebehältnisses der Prozessbehälter jederzeit gegenüber der Umgebung fluiddicht abgedichtet ist. In der ausgefahrenen Stellung dichtet die Schleusenarmatur den Prozessbehälter fluiddicht ab. Das Probennahmebehältnis wird mit der Schleusenarmatur als eine Sonde in das Fluid eingebracht. Hierbei kann das Probennahmebehältnis (z.B. geöffnet oder geschlossen) in die Schleusenarmatur eingesetzt werden. Wird anschließend die Schleusenarmatur in die eingefahrene Stellung axial verfahren, dichtet das Probennahmebehältnis (geöffnet oder geschlossen) den Prozessbehälter fluiddicht ab. Hierzu weist das Probennahmebehältnis ggf. noch zumindest ein Dichtelement auf.
- Es handelt sich um ein transportables Probennahmebehältnis. Daher werden im Unterschied zum Stand der Technik kein weiteres Sammelgefäß und/oder eine damit verbundene Flüssigkeitsleitung benötigt.
- Das transportable Probennahmebehältnis ist direkt in eine Schleusenarmatur einsetzbar. Daher muss zur Probennahme kein zusätzlicher Zugang zum Prozessbehälter geschaffen werden. Dies ist insb. von Vorteil, wenn eine Schleusenarmatur ohnehin vorhanden ist, bspw. da diese bereits als Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor verwendet wird. Das Probennahmebehältnis kann z.B. anstelle des elektrochemischen Sensors eingesetzt werden, wenn dieser aus der Wechselarmatur entnommen wird. Dies ist wie bereits erwähnt bei elektrochemischen Sensoren häufig der Fall, bspw. zur Reinigung, Wartung, zum Kalibrieren, Verifizieren und/oder Justieren, und/oder zum Austausch des elektrochemischen Sensors.

In einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses weist das Probennahmebehältnis zwei gegeneinander beweglich gelagerte Komponenten auf, wobei durch eine Relativbewegung der beiden Komponenten zueinander die zumindest eine Öffnung verschließbar und zu öffnen ist, so dass das Probennahmebehältnis mittels der Relativbewegung zwischen der Probennahmestellung und der Transportstellung verstellbar ist, wobei insbesondere zumindest eine erste der beiden Komponenten hülsenförmig ist, und wobei die Probenkammer in der hülsenförmigen ersten Komponente angeordnet ist.
Durch die Relativbewegung wird also die am Endabschnitt angeordnete Öffnung geöffnet oder verschlossen. Da der Endbereich in der eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur in Kontakt mit dem Fluid steht, kann das Fluid in die im Innenraum angeordnete Probenkammer strömen, wenn sich das Probennahmebehältnis in der Probennahmestellung befindet.
In einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses handelt es sich bei der Relativbewegung um eine Verdrehung der beiden Komponenten gegeneinander insb. um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente ist, und/oder es handelt sich bei der Relativbewegung um eine Verschiebung der beiden Komponenten gegeneinander, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente.
Bei der zweiten Komponente handelt es sich beispielsweise um eine stopfenförmige und zur ersten hülsenförmigen Komponente korrespondierende Komponente, die dazu ausgestaltet ist, beim Ausführen der Relativbewegung, in diesem Fall zumindest eine Verschiebung der beiden Komponenten gegeneinander, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente, die hülsenförmige erste Komponente zu verschließen. In diesem Fall handelt es sich also z.B. um einen Dispenser, bei der ein Stopfen gegen eine Hülse verschiebbar gelagert ist.
In einem anderen Beispiel handelt es sich bei der zweiten Komponente auch um eine hülsenförmige Komponente. Beispielsweise kann die erste der beiden Komponenten die zweite Komponente konzentrisch umschließen, und die erste hülsenförmige Komponente zumindest eine Aussparung und die zweite hülsenförmige Komponente eine dazu jeweils zumindest bereichsweise deckungsgleiche Aussparung aufweisen. Die beiden Aussparungen sind derart zueinander in Deckung bringbar, dass die zueinander in Deckung gebrachten Aussparungen der hülsenförmigen Komponenten die Öffnung bilden. In diesem Fall handelt es sich z.B. um einen Probenstecher, bei dem z.B. eine Verdrehung und/oder Verschiebung zur in Deckung bringen der beiden Aussparungen möglich ist, mit welcher die Verstellung von der Transportstellung in die Probennahmestellung erfolgt.
Selbstverständlich kann die zweite Komponente auch sowohl stopfenförmig als auch hülsenförmig sein bspw. einen stopfenförmigen Abschnitt und einen hülsenförmigen Abschnitt aufweisen.
Alle der vorgenannten Beispiele sind selbstverständlich mit den vorstehend erwähnten mehreren Öffnungen kombinierbar.
In einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses ist zwischen der zumindest einen Öffnung und der Probenkammer eine Filtereinheit angeordnet, die dazu ausgestaltet ist, ein durch die zumindest eine Öffnung einströmendes Fluid vor dem Einströmen in die Probenkammer zu filtern.
In einer Weiterbildung des Probennahmebehältnisses ist eine Wandung der Probenkammer verschiebbar, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente, gelagert, und wobei in der Probennahmestellung ein mit dem ersten Endabschnitt in Kontakt stehendes Fluid in die Probenkammer einströmbar ist, indem das Volumen der Probenkammer mittels einer Verschiebung der Wandung vergrößert und dadurch das Fluid durch die zumindest eine Öffnung in die Probenkammer eingesaugt wird.
Durch die Verschiebung der Wandung wird das Volumen der Probenkammer vergrößert. Auf diese Weise wird das Einströmen das Fluids in die Probenkammer unterstützt.
Die Verschiebung der Wandung kann z.B. dadurch erfolgen, dass für das in der Probennahmestellung in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis wie bei einer Spritze ein mit der Wandung mechanisch gekoppeltes Aufziehelement von einem Anwender bedienbar ist. Das Aufziehelement ist bspw. an einem dem ersten Endabschnitt in Längsrichtung der hülsenförmigen Komponente gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt derart angeordnet, dass es auch in der eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur von dem Anwender bedienbar ist. In diesem Fall wird im Inneren der Probenkammer ein Unterdruck erzeugt, wodurch das Fluid durch die Öffnung in die Probenkammer eingesaugt wird.
Eine andere Möglichkeit ist, dass die Wandung dadurch verschoben wird, dass eine mit der Wandung mechanisch gekoppeltes und anfänglich gespanntes Federelement entspannt wird, wobei bei Entspannung des Federelements das Volumen der Probenkammer vergrößert ist. Genau wie bei der vorstehend genannten Spritzen-ähnlichen Variante wird hierdurch ein Unterdruck erzeugt, der durch das durch die Öffnung in die Probenkammer einströmende Fluid ausgeglichen wird.
Eine weitere Möglichkeit stellt z.B. die Betätigung eines Magnetschalters dar.
Für den Fall, dass das Fluid in dem Prozessbehälter selbst unter einen Druck steht, liegt ein das Einströmen in die Probenkammer verstärkender Unterdruck im Inneren der Probenkammer gegenüber dem Prozessbehälter an sich vor, und wird nicht wie vorstehend erwähnt erst durch ein Aufziehelement ein Federelement und/oder einen Magnetschalter erzeugt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses ist ein in Längsrichtung der ersten hülsenförmigen Komponente dem ersten Endabschnitt im Wesentlichen gegenüberliegender, zweiter Endabschnitt des Probennahmebehältnisses derart mit dem ersten Endabschnitt mechanisch gekoppelt, dass mittels eines Bedienens des zweiten Endabschnitts das Probennahmebehältnis zwischen der Probennahmestellung und der Transportstellung verstellbar ist, insb. indem das Bedienen die Relativbewegung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten verursacht. Damit der zweite Endabschnitt bedienbar ist, ragt dieser z.B. in der eingefahrenen Stellung des Probennahmebehältnisses aus der Schleusenarmatur heraus. Bei der mechanischen Kopplung handelt es sich bspw. um eine feste Verbindung zwischen dem zweiten Endabschnitt mit der ersten Komponente oder der zweiten Komponente der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten. Die Verbindung ist derart ausgestaltet, dass eine durch das, insb. manuelle, Bedienen des zweiten Endabschnitts verursachte Bewegung am zweiten Endabschnitt eine der beiden Komponenten derart bewegt wird, dass die Öffnung verschlossen wird, z.B. indem die stopfenförmige Komponente über die hülsenförmige Komponente gezogen wird.
Hinsichtlich des Probennahmesystems wird die Aufgabe gelöst durch ein Pobennahmesystem umfassend ein erfindungsgemäßes transportables Probennahmebehältnis und eine Schleusenarmatur, wobei das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis zwischen der Probennahmestellung und der Transportstellung verstellbar ist, insbesondere indem mittels des Bedienens das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis zumindest aus der Probennahmestellung in die Transportstellung bringbar ist, und wobei insbesondere das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis aus der Probennahmestellung in die Transportstellung verstellbar ist, indem der zweite Endabschnitt des in die Schleusenarmatur eingesetzten Probennahmebehältnis aus der Schleusenarmatur herausragt und von einem Anwender manuell bedienbar ist.
Das Probennahmebehältnis des Probennahmesystems kann also in der Probennahmestellung in die Schleusenarmatur eingesetzt werden und anschließend die Schleusenarmatur in die eingefahrene Stellung verfahren werden, so dass das Fluid in die Probenkammer einströmbar ist. Ggf. wird die Einströmung in die Probenkammer wie vorstehend erwähnt durch die Verschiebung der Wandung der Probenkammer unterstützt. Diese wird z.B. durch einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Prozessdruck des Fluids und/oder ein manuell bedienbares Aufziehelement und/oder das Entspannen eines gespannten Federelements verursacht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Probennahmesystems ist zwischen den beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten zumindest ein elastisch verformbares Sperrelement angeordnet, das einer Bewegung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten entgegenwirkt, und wobei das Sperrelement derart ausgestaltet ist,

- dass bei einem Bedienen an dem zweiten Endabschnitt zum Verstellen aus der Probennahmestellung in die Transportstellung bei Ausführung der Relativbewegung das Sperrelement unter elastischer Verformung des Sperrelements überwindbar ist, und
- dass das Sperrelement ein Zurück-Verstellen aus der Transportstellung in die Probennahmestellung blockiert, das über das Bedienen des zweiten Endabschnitts ausgeführt wird.

Das Sperrelement bewirkt, dass in dem Zustand, in welchem das Probennahmebehältnis in die Schleusenarmatur eingesetzt ist, das Probennahmebehältnis nach dem Verstellen aus der Probennahmestellung in die Transportstellung nicht mehr mittels des Bedienens des zweiten Endabschnitts in die Probennahmestellung gebracht werden kann. Umfasst das Bedienen bspw. eine Drehbewegung in eine erste Richtung, durch die mittels der mechanischen Koppelung die Öffnung geschlossen wird und wird das Probennahmebehältnis in die Transportstellung gebracht, verursacht eine Drehbewegung in eine dazu entgegensetzte Richtung nicht ein Wiederaufgehen der Öffnung. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann das Probennahmebehältnis über den zweiten Endabschnitt im in die Schleusenarmatur eingesetzten Zustand einmalig aus der Probennahmestellung in die Transportstellung gebracht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Probennahmesystems handelt es sich bei der Schleusenarmatur um eine Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor, der zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids ausgestaltet ist, und wobei das Probennahmebehältnis derart an die Ausgestaltung der Schleusenarmatur und die Ausgestaltung des elektrochemischen Sensors angepasst ist, dass das Probennahmebehältnis in eine für den elektrochemischen Sensor vorgesehene Einsetzlage anstelle des elektrochemischen Sensors in die Wechselarmatur einsetzbar ist.
Hier muss keine zusätzliche Schleusenarmatur verwendet werden, sondern es wird vorteilhaft eine ohnehin oftmals verwendete als Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor ausgebildete Schleusenarmatur benutzt. Bezüglich dieser Weiterbildung wird auf die eingangs erwähnten elektrochemischen Sensoren verwiesen.
In einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung handelt es sich bei der Wechselarmatur um eine einfahrgesperrte Wechselarmatur, die nur für den Fall, dass ein elektrochemischer Sensor in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt ist, verfahrbar ist, wobei das Probennahmesystem einen Adapter zur Überwindung der Einfahrsperre der Wechselarmatur aufweist, wobei der Adapter derart ausgestaltet ist, dass für den Fall, dass anstelle des elektrochemischen Sensors der Adapter und das Probennahmebehältnis in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt sind, die Wechselarmatur verfahrbar ist.
In einer Ausgestaltung ist der elektrochemische Sensor in die Wechselarmatur über ein für den elektrochemischen Sensor vorgesehenes Wechselarmatur-Innengewinde einschraubbar, der Adapter weist ein Adapter-Außengewinde auf und der Adapter ist in die Wechselarmatur dadurch einsetzbar, dass das Adapter-Außengewinde in das Wechselarmatur-Innengewinde für den elektrochemischen Sensor einschraubbar ist.
Viele der aus dem Stand der Technik bekannten Wechselarmaturen weisen eine derartige Einfahrsperre auf, bei der die Wechselarmatur insbesondere nur dann verfahrbar ist, wenn in ein Wechselarmatur-Innengewinde der elektrochemische Sensor bzw. eine Sonde mit einem dazu korrespondieren Außengewinde eingesetzt ist. Der Adapter dient also dazu, mit seinem Außengewinde das Wechselarmatur- Innengewinde auszufüllen. Mittels des Adapters ist die Wechselarmatur also auch ohne einen darin eingesetzten elektrochemischen Sensor axial verfahrbar.
In einer Ausgestaltung des Probennahmesystems ist der Adapter mit dem Probennahmebehältnis fest, insb. unlösbar, verbunden. In dieser Ausgestaltung wird der Adapter z.B. im Wesentlichen von dem Probennahmebehältnis umfasst.
In einer dazu alternativen Ausgestaltung des Probennahmesystems ist der Adapter mit dem Probennahmebehältnis lösbar verbindbar, insbesondere, indem ein Probennahmebehältnis-Außengewinde in ein Adapter-Innengewinde einschraubbar ist.
In dieser Ausgestaltung handelt es sich bei dem Adapter und dem Probennahmebehältnis um zwei separate Komponenten des Probennahmesystems. Hierdurch wird die Modularität erhöht. Bspw. kann der Adapter als im Wesentlichen unbegrenzt wiederverwendbar ausgestaltet sein, d.h. für mehrere Probennahmevorgänge mit derselben Schleusenarmatur, wohingegen das Probennahmebehältnis nur für eine begrenzte Anzahl an Probennahmevorgängen ausgelegt ist, im Extremfall als ein sog. Single-Use Produkt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Probennahmesystems sind das Probennahmebehältnis und der Adapter derart aufeinander abgestimmt,

- dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt übertragbaren Schraubbewegung das Probennahmebehältnis über das Probennahmebehältnis-Außengewinde in das Adapter-Innengewinde des in die Wechselarmatur eingesetzten Adapters einschraubbar ist, und
- dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt und dem ersten Endabschnitt das in den Adapter eingeschraubte Probennahmebehältnis aus der Probennahmestellung in die Transportstellung verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.

Das durch den Adapter bereitgestellte Adapter-Innengewinde dient also zum einen dem Einschrauben des Probennahmebehältnisses in die Wechselarmatur mit dem Adapter, zum anderen dem Verstellen in die Transportstellung, indem zunächst das Probennahmebehältnis über das Probennahmebehältnis-Außengewinde/ Adapter-Innengewinde Gewindepaar vollständig eingeschraubt wird. Ein Weiterausführen derselben Schraubbewegung des in die Wechselarmatur vollständig eingeschraubten Probennahmebehältnis führt über die mechanische Kopplung zu einem Verschließen der Öffnung. Vorteilhaft wird also durch ein einziges Gewindepaar sowohl das Einschrauben des Probennahmebehältnis, als auch das Verstellen in die Transportstellung ermöglicht. Das Probennahmebehältnis kann somit mit geöffneter Öffnung d.h. in Probennahmestellung eingeschraubt werden. Anschließend zur Probennahme kann es durch ein Weiterschrauben in die Transportstellung gebracht werden. Anschließend kann das Probennahmebehältnis wieder aus dem Adapter-Innengewinde und damit aus der Wechselarmatur herausgeschraubt werden, wobei mittels des elastisch verformbaren Sperrelements eine Rück-Verstellen in die Probennahmestellung verhindert wird.
In einer Weiterbildung des Probennahmesystems weist/weisen der Adapter und/oder das Probennahmebehältnis ein Sicherungselement auf, das zu Sicherung der lösbaren Verbindung zwischen Adapter und Probennahmebehältnis ausgestaltet ist, und wobei das Sicherungselement derart ausgestaltet ist, dass die lösbare Verbindung zwischen Adapter und Probennahmebehältnis nur für den Fall lösbar ist, dass der Adapter nicht in der Wechselarmatur eingesetzt, insbesondere aus der Wechselarmatur ausgeschraubt, ist.
In dieser Weiterbildung ist zum einen die bereits erwähnte hohe Modularität gegeben, zum anderen können hier Adapter und Probennahmebehältnis vor dem Einsetzen des Adapters verschraubt und gesichert werden. Im Falle dieser zusätzlichen Sicherung kann der Adapter nicht alleine in der Wechselarmatur verbleiben und ihre Einfahrsperre aushebeln. Somit ist zum anderen weiterhin die hohe funktionelle Sicherheit der einfahrgesperrten Wechselarmatur gegeben.
In einer Ausgestaltung des Probennahmesystems ist das Adapter-Außengewinde derart auf das Wechselarmatur-Innengewinde abgestimmt,

- dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt übertragbaren Schraubbewegung das mit dem Adapter lösbar oder unlösbar verbundene Probennahmebehältnis über das Adapter-Außengewinde in das Wechselarmatur-Innengewinde einschraubbar ist, und
- dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt und dem ersten Endabschnitt das zusammen mit dem Adapter in die Wechselarmatur eingeschraubte Probennahmebehältnis aus der Probennahmestellung in die Transportstellung verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Probennahme eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids mit einem erfindungsgemäßen Probennahmesystem, umfassend die Schritte:

- Einsetzen des Probennahmebehältnisses in die Schleusenarmatur;
- Verfahren der Schleusenarmatur in die eingefahrene Stellung, bei der der erste Endabschnitt des Probennahmebehältnisses in Kontakt mit dem Fluid gebracht wird;
- Probennahme, bei der das Fluid in die Probenkammer eingeströmt wird;
- Verstellen des Probennahmebehältnisses von der Probennahmestellung in die Transportstellung;
- Verfahren der Schleusenarmatur in die ausgefahrene Stellung;
- Entnahme des Probennahmebehältnisses aus der Schleusenarmatur.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Verfahren zumindest den folgenden dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses in die Schleusenarmatur vorausgehenden Schritt:

- Verstellen des Probennahmebehältnisses von der Transportstellung in die Probennahmestellung.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird als Schleusenarmatur eine einfahrgesperrte Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor mit einem darin eingesetzten elektrochemischen Sensor verwendet, wobei das Verfahren den folgenden, dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses in die Schleusenarmatur vorausgehenden Schritte umfasst:

- Entnahme des elektrochemischen Sensors aus der einfahrgesperrten Wechselarmatur;
- Aufsetzten des Adapters auf das Probennahmebehältnis oder Einsetzen des Adapters in die einfahrgesperrte Wechselarmatur nachfolgend zu der Entnahme des elektrochemischen Sensors aus der Wechselarmatur.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale bezeichnen. Wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Es zeigt:

1 a, b: Eine Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probennahm ebehältn isses;
2 a, b, c, d, e: Eine Schnittansicht weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Probennahm ebehältn isses;
3a: Eine Schnittansicht eines Beispiels aus dem Stand der Technik für eine Wechselarmatur mit einem darin eingesetzten elektrochemischen Sensor; und
3b, c: Eine Schnittansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probennahmesystems.

1a, b zeigt in einer Schnittansicht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen transportablen Probennahmebehältnis 1: In 1a in einer Probennahmestellung PS, in welcher eine in eine Probenkammer 4 führende und an einem Endabschnitt 2 angeordnete Öffnung 3 geöffnet ist, sowie in 1 b einer Transportstellung TS, in welcher die Öffnung 3 verschlossen ist und die Probenkammer 4 fluiddicht abgedichtet ist. Das transportable Probennahmebehältnis 1 ist als eine Probennahmesonde ausgestaltet.
Das Probennahmebehältnis 1 weist zwei gegeneinander beweglich gelagerte Komponenten 6,7 auf, um das Verstellen zwischen der Transportstellung PS und der Probennahmestellung zu ermöglichen.
Die erste der beiden Komponenten 6 ist in dieser Ausgestaltung als ein hülsenförmiger Zylinder ausgebildet, in dem eine Probenkammer 4 angeordnet ist. Als Material für den hülsenförmigen Zylinder mit der Probenkammer eignet sich z.B. Glas aufgrund seiner hohen chemischen Beständigkeit für eine Vielzahl unterschiedlicher Fluide. Die zweite der beiden Komponenten 7 ist in dieser Ausgestaltung als ein den hülsenförmigen Zylinder 6 verschließender Stopfen ausgebildet. Die stopfenförmige Komponente 6 kann auch hülsenförmige Abschnitte umfassen, siehe bspw. 2b, c. In der hülsenförmigen ersten Komponente 6 ist eine Öffnung 3 eingebracht. Selbstverständlich können auch mehrere, bspw. auf sich gegenüberliegenden Seiten der ersten Komponente angebrachte Öffnungen 3, d.h. zumindest zwei Öffnungen 3, eingebracht sein (siehe 2a-c). Durch die zumindest eine Öffnung 3 ist in der Probennahmestellung PS (1a) ein den ersten Endabschnitt 2 umgebendes Fluid 22 (siehe 3a) in die Probenkammer 4 einströmbar.
Die Probenkammer 4 weist ferner eine verschiebbar gelagerte Wandung 41 auf, mittels derer das Volumen der Probenkammer 4 vergrößerbar ist. Das Probennahmebehältnis 1 weist hierzu an einem zweiten Endabschnitt 8, der dem ersten Endabschnitt 2 in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente 6 gegenüberliegt, ein Aufziehelement 19 auf, das wie bei einer Spritze mit der Wandung 41 der Probenkammer 4 mechanisch gekoppelt ist und im in die Schleusenarmatur 5 eingesetzten Zustand von einem Anwender bedienbar ist (siehe 3b). Dadurch kann z.B. ein Unterdruck erzeugt werden, mit dem beim Ausgleich dieses Unterdrucks die Einströmung des Fluids 22 in die Probenkammer 4 verstärkt wird. Für den Fall, dass das Fluid 22 unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Prozessdruck steht kann mittels des Aufziehelements 19 ggf. die Probenkammer 4 drucklos gestellt werden.
Um das Probennahmebehältnis anschließend zu Probennahme von der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS zu versetzen, wird in dieser Ausgestaltung die zweite Komponente 7 in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente 6 verschoben (siehe gestrichelter Pfeil). Hierbei wird die Öffnung 3 verschlossen, indem sich die stopfenförmige zweite Komponente 7 in die hülsenförmige ersten Komponente 6 bewegt, wodurch die Öffnung 3 verschlossen und die Probenkammer 4 fluiddicht abgedichtet ist.
Wie vorstehend bereits erwähnt ist die hier gezeigte spezielle Ausgestaltung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten 6,7, des Probennahmebehältnisses 1 nur eine von vielen möglichen Varianten, auf welche die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt ist.
Das Probennahmebehältnis 1 ist in eine Schleusenarmatur 5 (hier nicht gezeigt, siehe 3) einsetzbar. In dieser Ausgestaltung weist das Probennahmebehältnis 1 hierfür ein Probennahmebehältnis-Außengewinde 16 auf, mittels dem es in eine Schleusenarmatur 5 einschraubbar ist. Wird das Probennahmebehältnis 1 in der Probennahmestellung PS in die Armatur 5 eingeschraubt kann anschließend zur Probennahme die Schraubbewegung weiter ausgeführt werden, ohne dass dabei das Probennahmebehältnis 1 als Ganzes weiter in axialer Bewegung in Richtung des Fluids 22 verschoben wird, beispielsweise in dem das Probennahmebehältnis 1 an ein Arretierelement der Wechselarmatur (siehe 3b) stößt (das Probennahmebehältnis 1 ist dann sozusagen auf Block geschraubt). Die zweite Komponente 7 ist derart mit dem Endabschnitt 8 mechanisch gekoppelt, dass beim weiteren Ausführen der Schraubbewegung die zweite Komponente 7 in Richtung der ersten Komponente 6 zurückgezogen wird. Dadurch wird die Relativbewegung der beiden Komponenten 6,7 zum Verschließen der Öffnung 3 ausgelöst, und das Probennahmebehältnis 1 in die Transportstellung TS gebracht.
Weitere Details des ersten Endabschnitts 2 sind in einer weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Probennahmebehältnisses 1 in 2a bis 2e in einer Schnittansicht dargestellt, wobei 2a und 2b Ausgestaltungen des Probennahmebehältnisses in der Probennahmestellung PS zeigen und in 2c bis 2e in der Transportstellung TS. Anders als in der bereits in 1 gezeigten Variante weist das Probennahmebehältnis 1 hier zwei Öffnungen 3 auf. Zusätzlich oder alternativ zu der in 1 gezeigten Spritzenvariante ist hier ein mit der Wandung 41 der Probenkammer 4 mechanisch gekoppeltes Federelement 25 vorgesehen (siehe 2a, 2b). Bei gespanntem Federelement 25 ist die Wandung 41 in Richtung des ersten Endabschnitts 2 verschoben. Wird das Probennahmebehältnis 1 mit gespanntem Federelement 25 in Kontakt mit dem Fluid gebracht, führt daher eine anschließende Entspannung des Federelements 25 zu einer Verschiebung der Wandung 41 in Richtung des zweiten Endabschnitts 8 und damit zu einer Vergrößerung des Volumens der Probenkammer 4 und dem bereits vorstehend erwähnten Unterdruck. In ähnlicher Weise funktioniert eine hier nicht näher gezeigte Variante umfassend einen Magnetschalter, mit dem die verschiebbare Wandung 41 der Probenkammer 4 bewegt wird, um das Volumen der Probenkammer 4 zu vergrößern.
Zum fluiddichten Abdichten weist das Probennahmebehältnis 1 ggf. noch Dichtelemente 23 und/oder 24 auf. Die hier an einer Außenwandung des Probennahmebehältnisses 1 angeordneten Dichtelemente 23 dienen dabei dem Zweck, dass das Probennahmebehältnis im in die Schleusenarmatur 5 eingesetzten Zustand im eingefahrenen Zustand der Schleusenarmatur 5 den Prozessbehälter 21 (siehe 3a) fluiddicht abdichtet. Zusätzlich sind zwischen den beiden Komponenten 6,7 noch Dichtelemente 24 angeordnet, die die Probenkammer 4 fluiddicht abdichten, bspw. in der Transportstellung TP des Probennahmebehältnisses 1 d.h. bei verschlossenen Öffnungen 3.
Gegebenenfalls weist das Probennahmebehältnis 1 noch ein elastisch verformbares Sperrelement 10 auf, welches einer Bewegung der beiden Komponenten 6,7 entgegenwirkt. Das Sperrelement 10 ist derart ausgestaltet, dass bei einem Bedienen an dem zweiten Endabschnitt 8 zum Verstellen aus der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS unter elastischer Verformung des Sperrelements 10 überwindbar ist, in diesem Fall hier das Ausführen der weiteren Schraubbewegung, bei der die zweite Komponente 7 in Richtung der ersten Komponente 6 zurückgezogen wird (siehe Übergang von 2b zu 2c). Dahingegen blockiert das Sperrelement 10 ein Zurück-Verstellen aus der Transportstellung TS in die Probennahmestellung PS, das über das Bedienen des zweiten Endabschnitts 8 ausgeführt wird. Hierzu weist das Sperrelement 10 beispielsweise das hier gezeigte dreiecksförmige Profil auf. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Herausschrauben des Probennahmebehältnisses 1 aus der Schleusenarmatur 5 die Öffnung 3 nicht wieder geöffnet wird und das Probennahmebehältnis 1 in der Transportstellung TS bleibt. Das Material des Sperrelements umfasst bspw. ein Elastomer.
In 2a, b ist zudem eine Filtereinheit 9 gezeigt. Diese ist in einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses zwischen der Öffnung 3 und der Probenkammer 4 angeordnet, und dazu ausgestaltet, die Probe nach dem Einströmen durch die Öffnung/en und vor dem Einströmen in die Probenkammer 4 zu filtern. Die Filtereinheit 9 ist ggf. austauschbar.
In der in 2b,2c gezeigten Ausgestaltung ist die Filtereinheit 9 als ein Filterrohr ausgestaltet, welches von der zweiten Komponente 7 umfasst wird und/oder damit verbunden ist. Hierzu kann bspw. wie in 2b, c gezeigt das Filterrohr zwischen zwei Abschnitten der zweiten Komponente 7 eingesetzt sein. Das Fluid strömt bei der Probennahme über eine Wandung des Filterrohrs in das Filterrohr hinein, und wird anschließend durch dieses hindurch in die Probenkammer 4 geleitet. Ein Vorteil der Ausgestaltung der Filtereinheit 9 als Filterrohr ist darin zu sehen, dass bei dem in 2b, 2c gezeigten Filterrohr die effektive Filterfläche im Vergleich zu der in 2a gezeigten Filtereinheit 9 wesentlich vergrößert ist. Ein weiterer Vorteil des mit der zweiten Komponente 7 verbundenen oder davon umfassten Filterrohrs ist darin zu sehen, dass die Filtereinheit 9 besonders einfach aus der ersten Komponente 6 entnommen werden kann, da die zweite Komponente 7 bspw. als von der ersten Komponente 6 lösbar ausgestaltet ist. Die einfache Entnahme erleichtert eine Reinigung der Filtereinheit 9 und/oder eine Analyse von in der Filtereinheit 9 aufgenommener Stoffe und/oder Partikel. Auch ein von Zeit zu Zeit erforderlicher Austausch der Filtereinheit 9 ist besonders leicht auszuführen.
Um das transportable Probennahmebehältnis 1 beim Transport zu schützen, kann es ggf. noch einen Verschluss 20, bspw. in Form einer Verschlusskappe, für den ersten Endabschnitt 2 aufweisen, siehe 2c.
Die zweite Komponente 7 oder zumindest ein Abschnitt der zweiten Komponente 7 ist in einer Ausgestaltung abnehmbar, insb. abschraubbar, um die Probe nach dem Transport des transportablen Probennahmebehältnis 1 diesem zu entnehmen. Hierzu weist die zweite Komponente 7 bspw. ein Sicherungselement 26 auf, bspw. eine Schraube auf. Damit kann die Probe, bspw. in einem speziellen Labor, einer Weiterbehandlung und/oder Analyse unterzogen werden. Hier zeigt sich der große Vorteil der sehr kompakten und transportablen erfindungsgemäßen Lösung, da auf diese Weise die Probe auch in einem von dem Fluid 22 weit entfernt angeordneten Ort untersucht werden kann. Auf die gleiche Weise kann das Probennahmebehältnis 1 außerhalb der Schleusenarmatur 5 von der Transportstellung TS wieder in die Probennahmestellung PS zurückversetzt werden.
In 2d, e sind weitere Ausgestaltungen gezeigt, die alternative Möglichkeiten zur Entnahme der Probe des Fluids 22 aus dem Probennahmebehältnis 1 nach der Probennahme (d.h. außerhalb der Schleusenarmatur 5) darstellen. Anders als zuvor beschrieben wird in 2d, e die Entnahme der Probe aus der Probenkammer 4 in der Transportstellung TS durchgeführt, d.h. bei stets verschlossener/nen Öffnung(en) 3.
Hierzu umfasst in 2d, e die zweiten Komponente 7 einen versperrten fluiddichten Zugang 27 zu der Probenkammer 4. Der fluiddichte Zugang 27 ist bspw. in den Gewindekanal der bereits in 2a - 2c gezeigten Schraube 26 eingesetzt.
Der Zugang 27 ist bspw. als eine fluiddichte Ventileinheit ausgestaltet, welche in dem Gewindekanal der Schraube 26 angeordnet ist. Im Falle der Ventileinheit handelt es sich also im einen versperrbaren und zu öffnenden Zugang 27. Durch das offene Gewinde der Schraube 26 kann der als Ventileinheit ausgestaltete Zugang 27 mit einem Drehmechanismus geöffnet und die Probe aus dem der Probenkammer 4 entnommen werden
In der in 2e gezeigten Ausgestaltung ist der Zugang 27 als eine im Wesentlichen fluidundurchlässige Membran ausgebildet, bspw. ein sogenanntes Septum. Diese Variante eignet sich insbesondere für gasförmige Fluide, da ansonsten bei Vorliegen einer Öffnung - je nach Art des Gases - dieses ggf. unkontrollierbar aus der Probenkammer 4 entweicht. Eine „im Wesentlichen gasundurchlässige Membran“ bedeutet hier, dass die Diffusionsrate der Membran für das gasförmige Fluid ausreichend klein ist, so dass das gasförmige Fluid in den üblichen Zeitskalen der Probennahme nicht aus der Probenkammer 4 hinausdiffundieren kann (bspw. an einem Tag höchstens 10% der Menge des in der Probenkammer 4 enthaltenen Gases). Durch die Membran wird eine Spritze gestochen um damit das gasförmiges Fluid aus der Probenkammer 4 zur Weiterbehandlung und/oder Analyse zu entnehmen, ohne dabei die Membran zu schädigen. Durch die Möglichkeit des Einführens der Spritze bildet auch die Membran (genau wie zuvor die Ventileinheit) einen wiederverschließbaren Zugang 27.
In 3b,3c ist eine Schnittansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probennahmesystems 11 dargestellt, umfassend eine Schleusenarmatur 5 und ein transportables Probennahmebehältnis 1.
3a zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Schleusenarmatur, die als eine manuell oder (halb-)automatisch, bspw. mittels einer Pneumatik, axial verfahrbare Wechselarmatur für einen sondenförmigen elektrochemischen Sensor 13 ausgebildet ist. Die Schleusenarmatur 5 ist in eine Wandung eine Prozessbehälters 21 eingesetzt. Der elektrochemische Sensor 13 kann mittels der Schleusenarmatur 5 derart verfahren werden, dass er mit einer an seinem Endabschnitt angeordneten sensitiven Komponente in direkten Kontakt mit einem den Endabschnitt umgebenden Fluid 22 steht. Der elektrochemische Sensor 13 wird typischerweise über ein Wechselarmatur-Innengewinde 14 in die Schleusenarmatur 5 eingeschraubt.
In 3b ist nun das in den vorherigen Ausgestaltungen bereits beschriebene transportable Probennahmebehältnis 1 in die Schleusenarmatur 5 aus 3a eingesetzt. Dabei wird der elektrochemische Sensor 13 entnommen (bspw. im Rahmen einer Reinigung, Kalibrierung, Verifizierung und/oder Justierung des elektrochemische Sensor 13) und das Probennahmebehältnis 1 anstelle des elektrochemischen Sensors 13 in die für den elektrochemischen Sensor 13 vorgesehene Einsetzlage in die Schleusenarmatur 5 eingesetzt.
In der hier gezeigten Ausgestaltung wird das Probennahmebehältnis 1 in Probennahmestellung PS in die Schleusenarmatur 5 eingesetzt, und anschließend die Schleusenarmatur 5 in die eingefahrene Stellung verfahren. In der eingefahrenen Stellung ragt der erste Endabschnitt 2 des Probennahmebehältnisses 1 derart in das Fluid 22 hinein, dass dieses in der Probennahmestellung PS d.h. bei geöffneter Öffnung (siehe 1a und 2a) in die Probenkammer 4 einströmbar ist.
Mittels eines Aufziehelements 19 kann in der hier gezeigten spritzen-ähnlichen Variante des Probennahmebehältnisses 1 die Einströmung des Fluids 22 in die Probenkammer 4 verstärkt werden. Das Aufziehelement befindet sich an dem dem ersten Endabschnitt 2 in Längsrichtung des sondenförmigen Probennahmebehältnis 1 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 8. Dieser ragt auch in der eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur 5 aus dieser heraus und ist daher von einem Anwender bedienbar.
Nach der Probennahme erfolgt auch das Verstellen von der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS mittels des Bedienens des zweiten, aus der Schleusenarmatur 5 in der eingefahrenen Stellung herausragenden Endabschnitts 8. Dabei kann mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem Endabschnitt 8 und einer der beiden beweglich gelagerten Komponenten 6,7 (bspw. einer festen mechanischen Verbindung) die Relativbewegung zum Verschließen der Öffnung 3 über eine entsprechende Manipulation des zweiten Endabschnitts 8 ausgelöst werden. In der hier gezeigten Ausgestaltung wird das Verstellen von der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS dadurch erreicht, dass die zweite Komponente 7 bei einem weiteren Einführen des Probennahmebehältnisses 1 in die Wechselarmatur 5 gegen einen Abschnitt der Wechselarmatur 5 stößt und dadurch in Richtung der ersten Komponente 7 zurück verschoben wird (siehe Richtung der gestrichelten Pfeile in 1a und 2b).
Oftmals werden einfahrgesperrte Schleusenarmaturen 5 verwendet. Diese können nur für den Fall verfahren werden, wenn in das für den elektrochemischen Sensor 13 vorgesehene Wechselarmatur-Innengewinde 14 der elektrochemische Sensor 13 oder alternativ eine zum Wechselarmatur-Innengewinde 14 passende Sonde d.h. mit einem dazu korrespondieren Außengewinde eingeschraubt ist.
Um die Einfahrsperre zu überwinden wird ein Adapter 12 verwendet, welcher von dem Probennahmesystem 11 umfasst wird und auf die Schleusenarmatur 5 bzw. den dazu passenden elektrochemischen Sensor 13 abgestimmt ist. Der Adapter 12 ist in 3b in dem durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Bereich angeordnet, welcher in 3c nochmals im Detail dargestellt ist. Der Adapter 12 ist mit einem Adapter-Außengewinde 15 in das Wechselarmatur-Innengewinde 14 eingeschraubt. In dieser Ausgestaltung ist der Adapter 12 mit dem Probennahmebehältnis 1 über eine Schraubverbindung lösbar verbunden, indem ein Probennahmebehältnis-Außengewinde 16 in ein Adapter-Innengewinde 17 einschraubbar ist. Wie vorstehend erwähnt kann der Adapter 12 auch mit dem Probennahmebehältnis 1 fest verbunden sein.
Je nach Ausgestaltung wird nach Entnahme des elektrochemischen Sensors 13 aus der Wechselarmatur dann entweder das Probennahmebehältnis 1 in den bereits in die Schleusenarmatur 5 eingeschraubten Adapter 12 eingeschraubt, oder das Probennahmebehältnis 1 und Adapter 12 werden zusammen als eine miteinander (lösbar oder unlösbar) verbundene Einheit in die Schleusenarmatur 5 gemeinsam eingeschraubt. Bei einer lösbaren Einheit werden im letzteren Fall z.B. das Probennahmebehältnis 1 und Adapter 12 bereits außerhalb Schleusenarmatur 5 miteinander verschraubt und dann als verschraubte Einheit in das Wechselarmatur-Innengewinde 14 eingeschraubt. Es ist von Vorteil, wenn die Relativbewegung zum Verschließen der Öffnung 3 durch ein Weiterausführen derjenigen Einschraubbewegung ausgelöst wird, durch die das Einschrauben des Probennahmebehältnisses 1 in die Schleusenarmatur 5 erfolgt.
Gegebenenfalls ist ein zusätzliches Sicherungsmittel 18 vorgesehen, mit dem die lösbare Verbindung zwischen Probennahmebehältnis 1 und Adapter 12 gesichert ist. Dadurch wird verhindert, dass das Probennahmebehältnis 1 in eingefahrener Stellung der Schleusenarmatur 5 aus dem Adapter 12 herausgeschraubt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Probennahmebehältnis
2: erster Endabschnitt
3: Öffnung
4: Probenkammer
41: Wandung der Probenkammer
5: Schleusenarmatur
6,7: erste und zweite Komponente
8: zweiter Endabschnitt
9: Filtereinheit
10: Sperrelement
11: Probennahmesystem
12: Adapter
13: elektrochemischer Sensor
14: Wechselarmatur-Innengewinde
15: Adapter-Außengewinde
16: Probennahmebehältnis-Außengewinde
17: Adapter-Innengewinde
18: Sicherungselement
19: Aufziehelement
20: Verschlusselement
21: Prozessbehälter
22: Fluid
23,24: Dichtelement
25: Federelement
26: Sicherungselement
27: Zugang
28: Spritze
PS: Probennahmestellung
TS: Transportstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009029305 A1 [0002]
DE 10201111007011 A1 [0002]
DE 102011075762 A1 [0002]
DE 102011003615 A1 [0002]
DE 102011005957 A1 [0002]
DE 10200619242 A1 [0005]
DE 102014102600 A1 [0006]

Claims

Transportables Probennahmebehältnis (1) zur Entnahme einer Probe eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22), wobei das Probennahmebehältnis (1) zwischen einer Probennahmestellung (PS) und einer Transportstellung (TS) verstellbar ist, wobei in der Probennahmestellung (PS) zumindest eine an einem ersten Endabschnitt (2) des Probennahmebehältnisses (1) angeordnete und in einem Innenraum des Probennahmebehältnisses (1) führende, verschließbare Öffnung (3) geöffnet ist, wobei in der Transportstellung (TS) eine in dem Innenraum angeordnete Probenkammer (4) fluiddicht abgedichtet ist, und wobei das Probennahmebehältnis (1) derart in eine mit dem Prozessbehälter (21) verbundene verfahrbare Schleusenarmatur (5) einsetzbar ist, dass in einer ersten ausgefahrenen Stellung der Schleusenarmatur (5) die Schleusenarmatur (5) den Prozessbehälter (21) fluiddicht abdichtet und dass in einer zweiten eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur (5) das Probennahmebehältnis (1) den Prozessbehälter (21) fluiddicht abdichtet und das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) mit seinem ersten Endabschnitt (2) in das Fluid (22) hineinragt.
Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Probennahmebehältnis (1) zwei gegeneinander beweglich gelagerte Komponenten (6,7) aufweist, wobei durch eine Relativbewegung der beiden Komponenten (6,7) zueinander die zumindest eine Öffnung (3) verschließbar und öffenbar ist, so dass das Probennahmebehältnis (1) mittels der Relativbewegung zwischen der Probennahmestellung (PS) und der Transportstellung (TS) verstellbar ist, wobei insbesondere zumindest eine erste der beiden Komponenten (6) hülsenförmig ist, und die Probenkammer (4) in der hülsenförmigen ersten Komponente (6) angeordnet ist.
Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der Relativbewegung um eine Verdrehung der beiden Komponenten (6,7) gegeneinander handelt, insb. um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente (6) ist, und/oder wobei es sich bei der Relativbewegung um eine Verschiebung der beiden Komponenten (6,7) gegeneinander handelt, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente (6).
Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen der zumindest einen Öffnung (3) und der Probenkammer (4) eine Filtereinheit (9) angeordnet ist, die dazu ausgestaltet ist, ein durch die zumindest eine Öffnung (3) einströmendes Fluid (22) vor dem Einströmen in die Probenkammer (4) zu filtern.
Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Wandung (41) der Probenkammer (4) verschiebbar, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente (6), gelagert ist, und wobei in der Probennahmestellung (PS) ein mit dem ersten Endabschnitt (2) in Kontakt stehendes Fluid (22) in die Probenkammer (4) einströmbar ist, indem das Volumen der Probenkammer (4) mittels einer Verschiebung der Wandung vergrößert und dadurch das Fluid (22) durch die zumindest eine Öffnung (3) in die Probenkammer (4) eingesaugt wird.
Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein in Längsrichtung der ersten hülsenförmigen Komponente (6) dem ersten Endabschnitt (2) im Wesentlichen gegenüberliegender, zweiter Endabschnitt (8) des Probennahmebehältnisses (1) derart mit dem ersten Endabschnitt (2) mechanisch gekoppelt ist, dass mittels eines Bedienens des zweiten Endabschnitts (8) das Probennahmebehältnis (1) zwischen der Probennahmestellung (PS) und der Transportstellung (TS) verstellbar ist, insb. indem das Bedienen die Relativbewegung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten (6,7) verursacht.
Probennahmesystem (11), umfassend ein Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6 und eine Schleusenarmatur (5), wobei das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) zwischen der Probennahmestellung (PS) und der Transportstellung (TS) verstellbar ist, insbesondere indem mittels des Bedienens das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) zumindest aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) bringbar ist, und wobei insbesondere das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) verstellbar ist, indem der zweite Endabschnitt (8) des in die Schleusenarmatur (5) eingesetzten Probennahmebehältnis (1) aus der Schleusenarmatur (5) herausragt und von einem Anwender manuell bedienbar ist.
Probennahmesystem (11) nach Anspruch 7, wobei zwischen den beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten (6,7) zumindest ein elastisch verformbares Sperrelement (10) angeordnet ist, das einer Bewegung der beiden Komponenten (6,7) entgegenwirkt, und wobei das Sperrelement (10) derart ausgestaltet ist, - dass bei einem Bedienen an dem zweiten Endabschnitt (8) zum Verstellen aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) bei Ausführung der Relativbewegung das Sperrelement (10) unter elastischer Verformung des Sperrelements (10) überwindbar ist, und - dass das Sperrelement (10) ein Zurück-Verstellen aus der Transportstellung (TS) in die Probennahmestellung (PS) blockiert, das über das Bedienen des zweiten Endabschnitts (8) ausgeführt wird.
Probennahmesystem (11) nach Anspruch 7 oder 8, wobei es sich bei der Schleusenarmatur (5) um eine Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor (13) handelt, der zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22) ausgestaltet ist, und wobei das Probennahmebehältnis (1) derart an die Ausgestaltung der Schleusenarmatur (5) und die Ausgestaltung des elektrochemischen Sensors (13) angepasst ist, dass das Probennahmebehältnis (1) in eine für den elektrochemischen Sensor (13) vorgesehene Einsetzlage anstelle des elektrochemischen Sensors (13) in die Wechselarmatur einsetzbar ist.
Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei es sich bei der Wechselarmatur um eine einfahrgesperrte Wechselarmatur handelt, die nur für den Fall, dass ein elektrochemischer Sensor (13) in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt ist, verfahrbar ist, und wobei das Probennahmesystem (11) einen Adapter (12) zur Überwindung der Einfahrsperre der Wechselarmatur aufweist, wobei der Adapter (12) derart ausgestaltet ist, dass für den Fall, dass anstelle des elektrochemischen Sensors (13) der Adapter (12) und das Probennahmebehältnis (1) in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt sind, die Wechselarmatur verfahrbar ist.
Probennahmesystem (11) nach Anspruch 10, wobei der elektrochemische Sensor (13) in die Wechselarmatur über ein für den elektrochemischen Sensor (13) vorgesehenes Wechselarmatur-Innengewinde (14) einschraubbar ist, der Adapter (12) ein Adapter-Außengewinde (15) aufweist, und der Adapter (12) in die Wechselarmatur dadurch einsetzbar ist, dass das Adapter-Außengewinde in das Wechselarmatur-Innengewinde für den elektrochemischen (13) Sensor einschraubbar ist.
Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Adapter (12) mit dem Probennahmebehältnis (1) fest, insb. unlösbar, verbunden ist.
Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Adapter (12) mit dem Probennahmebehältnis (1) lösbar verbindbar ist, insbesondere, indem ein Probennahmebehältnis-Außengewinde (16) in ein Adapter-Innengewinde (17) einschraubbar ist.
Probennahmesystem (11) nach Anspruch 13, wobei das Probennahmebehältnis (1) und der Adapter (12) derart aufeinander abgestimmt sind, - dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt (8) übertragbaren Schraubbewegung das Probennahmebehältnis (1) über das Probennahmebehältnis-Außengewinde (16) in das Adapter-Innengewinde (17) des in die Wechselarmatur eingesetzten Adapters (12) einschraubbar ist, und - dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt (8) und dem ersten Endabschnitt (2) das in den Adapter (12) eingeschraubte Probennahmebehältnis (1) aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.
Probennahmesystem (11) nach Anspruch 13, wobei der Adapter (12) und/oder das Probennahmebehältnis (1) ein Sicherungselement (18) aufweist/aufweisen, das zu Sicherung der lösbaren Verbindung zwischen Adapter (12) und Probennahmebehältnis (1) ausgestaltet ist, und wobei das Sicherungselement (18) derart ausgestaltet ist, dass die lösbare Verbindung zwischen Adapter (12) und Probennahmebehältnis (1) nur für den Fall lösbar ist, dass der Adapter (12) nicht in der Wechselarmatur eingesetzt, insbesondere aus der Wechselarmatur ausgeschraubt, ist.
Probennahmesystem (11) nach Anspruch 12 oder 15, wobei das Adapter-Außengewinde (15) derart auf das Wechselarmatur-Innengewinde (17) abgestimmt ist, - dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt (8) übertragbaren Schraubbewegung das mit dem Adapter (12) lösbar oder unlösbar verbundene Probennahmebehältnis (1) über das Adapter-Außengewinde (15) in das Wechselarmatur-Innengewinde einschraubbar ist, und - dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt (8) und dem ersten Endabschnitt (2) das zusammen mit dem Adapter (12) in die Wechselarmatur eingeschraubte Probennahmebehältnis (1) aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.
Verfahren zur Probennahme eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22) mit einem Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche 8 bis 16, umfassend die Schritte: - Einsetzen des Probennahmebehältnisses (1) in die Schleusenarmatur (5); - Verfahren der Schleusenarmatur (5) in die eingefahrene Stellung, bei der der erste Endabschnitt (2) des Probennahmebehältnisses (1) in Kontakt mit dem Fluid (22) gebracht wird; - Probennahme, bei der das Fluid (22) in die Probenkammer (4) eingeströmt wird; - Verstellen des Probennahmebehältnisses (1) von der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS); - Verfahren der Schleusenarmatur (5) in die ausgefahrene Stellung; - Entnahme des Probennahmebehältnisses (1) aus der Schleusenarmatur (5).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren zumindest den folgenden dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses (1) in die Schleusenarmatur (5) vorausgehenden Schritt umfasst: - Verstellen des Probennahmebehältnisses (1) von der Transportstellung (TS) in die Probennahmestellung (PS).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei als Schleusenarmatur (5) eine einfahrgesperrte Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor mit einem darin eingesetzten elektrochemischen Sensor (13) verwendet wird, und wobei das Verfahren den folgenden, dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses (1) in die Schleusenarmatur (5) vorausgehenden Schritte umfasst: -Entnahme des elektrochemischen Sensors (13) aus der einfahrgesperrten Wechselarmatur; - Aufsetzten des Adapters (12) auf das Probennahmebehältnis (1) oder Einsetzen des Adapters (12) in die einfahrgesperrte Wechselarmatur nachfolgend zu der Entnahme des elektrochemischen Sensors (13) aus der Wechselarmatur.