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Probenwechsler für Meßgeräte Die Erfindung betrifft einen Probenwechsler
für Meßgeräte, insbesondere Strahlungsmeßgeräte, bei dem die Meßproben in Probenhaltern
am Umfang eines kreisringförmigen, die Meßstelle umgebenden Probentellers untergebracht
sind.
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Soll ein derartiger Probenwechsler für Messungen an schmutzenden
ätzenden oder radioaktiven Substanzen verwendet werden, so ist es sehr erwünscht,
wenn sich alle Teile, die mit der Prüfsubstanz in Berührung kommen können, wie beispielsweise
der Probenteller, leicht auswechseln lassen, so daß ihre Reinigung und Wartung ohne
wesentliche Unterbrechung des Meßvorganges außerhalb der Apparatur erfolgen kann.
Besonders fällt dabei ins Gewicht, daß die Probenwechsler vorzugsweise für Reihenuntersuchungen
bestimmt sind, bei denen einerseits jede Unterbrechung des Meßvorganges besonders
stark ins Gewicht fällt und andererseits möglichst ein halb- oder vollautomatischer
Betrieb gewährleistet sein soll. Vorteilhaft ist weiter ein möglichst einfacher
Aufbau, der eine billige Herstellung gestattet, indem er nur wenige teure Bauteile
verlangt.
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Es ist ein automatischer Probenwechsler bekannt (deutsches Gebrauchsmuster
1 801 436), bei dem die Meßstelle seitlich über der Peripherie des kreisförmigen
Probentellers angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß, beispielsweise
bei der Untersuchung radioaktiver Proben stark unterschiedlicher Aktivität, der
Nulleffekt an der Meßstelle nicht konstant, sondern von der jeweiligen Stellung
des Probenhalters abhängig ist, was die Messungen verfälscht.
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Gemäß einer anderen bekannten Anordnung (USA.-Patentschrift 2924718)
ist die Meßstelle in der Mitte eines ringförmigen Probenhalters angeordnet. Diese
Anordnung ist für Reagenzgläser vorgesehen, die durch einen Greifarm aus dem Probenhalter
entnommen, der Meßstelle zugeführt, dort abgesenkt und nach der Messung auf umgekehrtem
Weg zurückgeführt werden. Der Aufbau dieses bekannten Probenwechslers ist aufwendig
und der Mechanismus relativ kompliziert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung
der eingangs geschilderten Forderungen die genannten Nachteile der bekannten Anordnungen
zu vermeiden und gleichzeitig die Verwendung von flachen oder tiefen Probenschälchen
statt der Reagenzgläser zu ermöglichen. Auch die Untersuchung nichtradioaktiver
Proben sollte ermöglicht werden. Die Erfindung ist bei einem Probenwechsler der
eingangs genannten Art gekennzeichnet durch einen einzigen, in einem auf zwei parallelen,
etwa durchmesserartig zum Probenteller verlaufenden Schienen geführten Transportwagen
für die Probenhalter angeordneten Antriebsmotor, welcher für die Bewegung des Transportwagens
zwischen Meßstellung und Prob enwechselstellung, für eine zu ihrer Förderung notwendige
Auf- und Abbewegung der Meßproben und für die schrittweise Drehbewegung des Probentellers
vorgesehen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es günstig, eines der
Laufräder des Transportwagens als Zahnrad auszubilden und über ein Getriebe mit
dem Antriebsmotor zu verbinden. Dieses Laufzahnrad kann dann die zeitgerechte Einleitung
sämtlicher Bewegungen, die für den Transport der Probe vom Teller zur Meßstelle
und zurück erforderlich sind, übernehmen und außerdem das Vorrücken des Probentellers
selbst bewirken. Zweckmäßig bildet man dazu eine der Führungsschienen für den Transportwagen
als Zahnstange aus, in deren Zähne das motorgetriebene Laufzahnrad eingreift und
damit die Radialbewegung des Transportwagens bewirkt.
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Statt dessen kann man aber auch die Oberfläche der einen Führungsschiene
aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise aus einem entsprechenden
Kunststoff, herstellen, in das sich die Zähne des Laufzahnrades einzudrücken vermögen
und auf diese Weise dessen Drehbewegung in eine Radialbewegung des Wagens umsetzen
können.
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Für die Übertragung der Motorkraft auf den Probenteller kann man
am äußeren Ende der radialen Laufbahn für den Transportwagen ein Zahnrad vorsehen,
das über ein Getriebe mit einer Antriebsschnecke in Verbindung steht, die ihrerseits
mit einem Zahnkranz am Probenteller im Eingriff steht.
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Diesen Zahnkranz erhält man am einfachsten durch
eine
entsprechende Formgebung für die zur Aufnahme der Meßproben bestimmten Ausnehmungen
in dem Probenteller. Sobald dann der Transportwagen das äußere Ende der Führungsschienen
erreicht hat (Probenwechselstellung), ist das motorgetriebene Laufzahnrad über die
gezahnte Laufbahn hinausgerückt und steht über dem Antriebszahnrad für die Schnecke
und im Eingriff damit, und der Probenteller beginnt seine Kreisbewegung. Diese hält
so lange an, bis, ausgelöst von einem mit einem Tastfühler, der das Einrücken eines
Probenhalters meldet, ausgerüsteten Mikroschalter die Drehrichtung des Motors des
Transportwagens umgekehrt wird, so daß der Wagen nach innen auf die Meßstelle zufährt.
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Zum Ausgleich der Massenträgheft des Motors einerseits und der bewegten
Teile, nämlich des Probentellers, andererseits hat es sich dabei als günstig erwiesen,
die Antriebsschnecke für den Probenteller mit einem steigtmgsfreien Stück zu versehen
damit die Ausnehmung im Probenteller mit dem Probenhalter in der richtigen Stellung
zum Wagen zum Stehen kommt.
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Hat der Wagen schließlich mit der Probe das innere Ende seiner radialen
Laufbahn erreicht (Meßstellung), so ist das motorgetriebene Laufzahnrad über das
Zahnstangenende hin ausgerückt und steht mit einem Zahnrad im Eingriff, das über
ein Getriebe einen drehbar gelagerten Kipphebel antreibt, der den Probenhalter anhebt
oder absenkt, bis er die Meßstelle erreicht hat. In dieser Stellung kann man dann,
am einfachsten wieder über einen Mikroschalter, den Antriebsmotor, gegebenenfalls
auch nach einem festen Zeitprogramm, für die Dauer der Messung abschalten. Nach
beendeter Messung erfolgt dann mit umgekehrter Drehrichtung des Antriebsmotors die
Absenkung bzw. Anhebung des Probenhalters bis zu dem Transportwagen, der während
dieses Vorganges mittels einer Verriegelung, die erst bei der Ruhestellung des Kipphebels
wieder gelöst wird - erreicht werden kann dies beispielsweise durch einen unter
Federdruck stehenden Riegel, der von dem Kipphebel auf seinem Weg in die Ruhestellung
zurückgeschoben wird in seiner Meßstellung festgehalten worden ist. Nach Lösen der
Verriegelung setzt sich dann der Transportwagen mit dem Probenhalter in Richtung
auf die Probenwechselstellung in Bewegung, der Probenhalter wird in die Ausnehmung
des Probentellers eingeschoben und der Probenteller bis zur nächsten Probe weitergedreht.
Der geschilderte Vorgang kann sich dann von neuem wiederholen.
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Im Sinne der durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Probenwechslers
angestrebten Erleichterung der Wartung ist es schließlich noch günstig, alle für
die Stromversorgung notwendigen Bauteile in einem auswechselbaren Einschub zusammenzufassen,
der ohne weiteres ebenso wie der Transportwagen ausgetauscht und gewartet werden
kann, ohne daß der Betrieb des Probenwechslers eine nennenswerte Unterbrechung erleidet.
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Eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenwechslers
ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, und sei an Hand der Zeichnungen in seinem Aufbau
und seiner Funktionsweise noch etwas näher erläutert. Die für den Betrieb erforderlichen
elektrischen Steuerungseinrichtungen, wie Für ler und Mikroschalter, sind dabei
der tSbersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
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F i g. 1 zeigt eine Aufsicht auf den gesamten Probenwechsler; F i
g. 2 veranschaulicht den Schnitt A-A durch den in F i g. 1 dargestellten Probenwechsler,
und in den Fig. 3 und 4 ist der Transportwagen in Seitenansicht und Aufsicht dargestellt.
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Der kreisringförmig ausgebildete Probenteller 1 umgibt die im vorliegenden
Beispiel oberhalb seiner Ebene liegende Meßstelle 2, die in der Fig.2 angedeutet
ist, konzentrisch. Eine Bleiabschirmung 3 dient zur Strahlungsisolierung des Meßplatzes.
Die Abdichtung der Meßstelle2 gegen den eigentlichen Probenwechsler erfolgt durch
den Probenhalter 4 selbst, der in einer zentralen Bohrung 5 der Bleiabschirmung
3 geführt ist und in seiner höchsten Stellung an einem Dichtungsring 6 anliegt,
der am oberen Ende der Bohrung 5 angeordnet ist.
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Für den Transport der Probenhalter 4, die in Ausnehmungen 7 des Probentellers
1 eingesetzt sind, ist eine radiale Laufbahn 8 vorgesehen, die unter der Meßstelle
2 hinwegläuft. Eine der beiden Führungsschienen 9 dieser Laufbahn 8 ist entweder
als Zahnstange 12 ausgebildet oder oberseitig mit einem elastischen Material belegt.
Auf der Laufbahn 8 sitzt der mit vier Laufrädern 10 ausgestattete Transportwagen
11, der die Probenhalter 4 von dem Probenteller 1 bis unter die Meßstelle 2 fährt.
Eines seiner Laufräder ist als Zahnrad 13 ausgebildet und steht mit der gezahnten
oder elastisch belegten Führungsschiene 12 im Eingriff. Über ein Getriebe 14 vermag
der Antriebs elektromotor 15, der im Transportwagen 11 untergebracht ist, das Laufzahnrad
13 zu drehen und damit den Transportwagen 11 längs der Führungsschienen 9 der Laufbahn
8 zu verschieben.
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An der Antriebsführungsschiene 12 sind ortsfeste Zahnräder 16 und
17 angeordnet, mit denen das motorgetriebene Laufzahnrad 13 des Transportwagens
11 bei dessen Meß- bzw. Probenwechselsteliung in Eingriff kommt. Das der Meßstellung
des Transportwagens 11 zugeordnete Zahnrad 16 steht über ein Getriebe 18 mit einem
mittels des Bolzens 19 drehbar gelagerten Kipphebel 20 in Verbindung und vermag
dessen Auf- und Abschwenken durch den Antriebsmotor 15 zu vermitteln. Bei der Aufwärtsbewegung
des inneren Endes 21 des Kipphebels 20 wird die Verriegelung 22 unter dem Einfluß
der Blattfeder 23 nach oben gedrückt und verhindert in dieser Stellung ein Ausfahren
des unter der Meßstelle 2 stehenden Transportwagens 11 in Richtung auf die Probenwechselstellung
zu. Gleichzeitig drückt das innere Ende 21 des Kipphebels 20 über einen in einer
Bohrung 26 des Transportwagens 11 geführten Stempel 31 den Hals 27 des Probenhalters
4 nach oben, bis der obere Rand 25 des Probenhalters 4 an dem Dichtungsring 6 anliegt.
In dieser Stellung wird der Antriebsmotor 15 mittels eines Mikroschalters ausgeschaltet,
bis der Meßvorgang abgeschlossen ist.
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Dann wird bei umgekehrter Drehrichtung des Antriebsmotors 15 das innere
Ende 21 des Kipphebels 20 und damit auch der Stempel 31 und der Probenhalter 4 abgesenkt,
bis letzterer wieder auf dem Transportwagen 11 aufsitzt.
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Gleichzeitig drückt der Kipphebel 20 mit seinem inneren Ende die
Verriegelung 22 gegen den Widerstand der Blattfeder 23 nach unten und gibt damit
dem Transportwagen 11 den Weg längs der Laufbahn 8 in die Probenwechselstellung
frei.
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In der Probenwechselstellung des Transportwagens ist der Probenhalter
4 mit seinem Hals 27 in eine Ausnehmung 7 des Probentellers 1 eingeschoben.
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Gleichzeitig steht das Laufzahnrad 13 des Transportwagens 11 mit dem
ortsfesten Zahnrad 17 am äußeren Ende der Antriebsführungsschiene 12 im Eingriff
und kann in dieser Stellung die Kraft des Antriebsmotors 15 über dieses Zahnrad
17 und das daran angeschlossene Getriebe 28 auf die Schnecke 29, die mit den zwischen
den Ausnehmungen 7 des Probentellers 1 ausgebildeten Zähnen eines Zahnkranzes in
Verbindung steht, übertragen, wodurch der Probenteller 1 weitergedreht wird. Rückt
nun auf diese Weise ein neuer Probenhalter 4 über den Schlitz 30 des Transportwagens
11, in den die Bohrung 26 mit dem Stempel 31 mündet, so wird mit Hilfe eines mit
einem Tastfühler ausgestatteten Mikroschalters, der in den Figuren nicht weiter
dargestellt ist, die Drehrichtung des Antriebsmotors 15 wiedemm umgekehrt dabei
wird durch ein steigungsfreies Stück der Schnecke 29 die Massenträgheit des Probentellers
1 und des Antriebsmotors 15 sowie der übrigen bewegten Teile ausgeglichen, so daß
die Ausnehmung 7 mit dem Probenhalter 4 in der richtigen Stellung zum Transportwagen
11 stehenbleibt -, der Transportwagen 11 fährt den Probenhalter 4 nach innen unter
die Meßstelle 2, und die oben geschilderten Vorgänge wiederholen sich.