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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenentnahme
von Flüssigkeiten mit einem Behälter mit einem
ersten, bei Benutzung oberen Ende und einem zweiten, bei Benutzung
unteren Ende,
- – wobei die Vorrichtung
einen Formschwerpunkt hat, der näher am ersten Ende liegt
als am zweiten Ende,
- – wobei die Vorrichtung einen Gewichtsschwerpunkt hat,
der näher am zweiten Ende liegt, als am ersten Ende,
- – der Behälter am ersten Ende eine Entlüftungsöffnung
aufweist und
- – wobei der Behälter am zweiten Ende ein Ventil, vorzugsweise
ein Rückschlagventil hat, das bei Überdruck außerhalb
des Behälters vom Äußeren des Behälters
in das Innere des Behälters frei durchströmbar
ist.
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Als
Vorrichtungen zur Probenentnahme werden Tauchflaschen, Tauchgefäße
oder Tauchbomben häufig zur Beprobung von Tanks eingesetzt,
um eine Probe aus diesen zu erhalten. Derartige Behälter werden
dabei mit Hilfe eines Seiles oder einer Kette in die Flüssigkeit
abgesenkt. in der Tiefe wird mittels einer zweiten Leine oder einer
anderen mechanischen Funktion das Gefäß geöffnet,
so dass die umgebende Flüssigkeit in die Flasche oder das
Gefäß einfließen kann. Nach dem Aufholen
kann die sich im Inneren des Gerätes befindliche Flüssigkeit
als Probe entnommen werden.
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Aufgrund
der durch die Konstruktion vorgegebenen Funktionsweise entstammen
die so genommenen Proben immer dem Ort, an dem sich das Gefäß beim Öffnen
befunden hat. Mit den üblicherweise eingesetzten Geräten
ist es nicht möglich, eine Probe aus mehreren Schichten
gleichzeitig zu nehmen, wie dies beispielsweise mit einer Pipette
möglich wäre. Um eine repräsentative
Probe zu erhalten, müssen mit den so gestalteten Vorrichtungen
daher immer mehrere Proben aus verschiedenen Tiefen genommen und
zu einer Mischprobe vereinigt werden. Diese Vorgehensweise ist sehr
aufwändig. Ein weiterer Nachteil dieser Arbeitsweise besteht
in der Gefahr, dass bei der mehrfachen Probennahme Fehler gemacht
werden, z. B. wenn einzelne Proben nicht den vorgesehenen Tiefen
entstammen.
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Aus
der Druckschrift
WO
2006/125966 A1 ist eine Vorrichtung zur Probenentnahme
bekannt, die es ermöglichen soll eine über die
gesamte Tiefe repräsentative Probe einer Flüssigkeit
zu nehmen. Die Vorrichtung weist am ersten Ende ein bei der Probenentnahme
geöffnetes Rückschlagventil und am zweiten Ende
ein beim Absenken der Vorrichtung geöffnetes und beim Heraufziehen
der Vorrichtung geschlossenes Ventil auf.
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Ferner
weist die Vorrichtung gemäß der Druckschrift
WO 2006/125966 A1 ein
innerhalb des Behälters angeordnetes Rohr auf, das sich
fast über die gesamte Höhe des Behälters
erstreckt. Das Rohr soll einer repräsentativen Aufnahme
von Flüssigkeit über die gesamte Höhe
der Flüssigkeit dienen.
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Die
Vorrichtung gemäß der Druckschrift
WO 2006/125966 A1 weist
an ihrem ersten Ende ein während der Probenentnahme stets
geöffnetes Rückschlagventil auf. Dieses schon
beim Herablassen des Behälters in die Flüssigkeit
stets geöffnete Rückschlagventil führt
dazu, dass die Probenflüssigkeit beim Herablassen über
den Einlass in den Behälter einströmt und sofort
die gesamte im Behälter befindliche Luft verdrängt.
Der Behälter ist im ungünstigen Fall also unmittelbar
nach dem Eintauchen des Behälters in die Flüssigkeit
vollständig mit der Flüssigkeit aus der obersten
Schicht gefüllt. Eine repräsentative Probe aus
dem gesamten Behälter kann dann nicht mehr genommen werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Probenentnahme zu schaffen,
die einfach aufgebaut ist und die es erlaubt, eine annähernd
repräsentative Probe über die ganze Höhe
eines Tanks oder eines anderen Behältnisses zu entnehmen.
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Gelöst
wird diese Aufgabe dadurch, dass die Entlüftungsöffnung
ein Entlüftungsventil mit einem Schließkörper
aufweist, der zwischen zwei Positionen frei bewegbar ist, wobei
in einer dem zweiten Ende näheren Position der Schließkörper
an einem Ventilsitz dichtend anliegt und in einer dem ersten Ende
näheren Position der Schließkörper bei
innerem Überdruck überströmbar ist.
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Beim
Herablassen des Behälters liegt in dem Behälter
ein Unterdruck gegenüber der umgebenden Flüssigkeit
vor. Der Schließkörper wird daher durch den äußeren Überdruck
in die erste Position, d. h. gegen den Ventilsitz gedrückt.
Gleichzeitig wirkt auf den Schließkörper auch
die Schwerkraft, die den Schließkörper in die
erste Position zieht.
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Beim
Herablassen des Behälters dringt außerdem Flüssigkeit
durch das Ventil am zweiten Ende des Behälters ein, der
für einen Druckausgleich sorgt. In der tiefsten Position
liegt also innerhalb des Behälters wie außerhalb
des Behälters der gleiche hohe Druck vor.
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Beim
Heraufziehen nimmt der Druck außerhalb des Behälters
ab. Der dadurch entstehende Überdruck im Behälter
entlädt sich dadurch, dass der Schließkörper
des Entlüftungsventils in seine zweite Position gedrückt
wird und so das Entlüftungsventil freigibt. Der Behälter
wird dadurch automatisch beim Herausziehen des Behälters
entlüftet.
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Am
ersten Ende ist im Unterschied zur Vorrichtung nach der Druckschrift
WO 2006/125966 A1 also
kein Rückschlagventil vorgesehen, dass während
der Probenentnahme stets offengehalten wird. Es ist bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung dagegen dafür gesorgt, dass der Behälter
beim Heraufziehen der Probe entlüftet wird, während
beim Herablassen des Behälters ein Durchströmen
verhindert ist.
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Vorteilhaft
ist auch kein manuell betägigbarer Hahn oder dergleichen
vorgesehen, der die Öffnung am ersten Ende verschließen
kann. In besonderen Fällen kann gleichwohl ein solches
Mittel vorgesehen sein, um den Behälter bei Nichtgebrauch
zu verschließen und den Innenraum des Behälters
vor Verunreinigungen zu schützen.
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Der
Behälter kann eine langgestreckte Form aufweisen. Das Innere
des Behälters kann zylindrisch sein.
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Eine
Einströmöffnung am Ventil am zweiten Ende der
Vorrichtung mündet vorteilhaft unmittelbar in das Innere
des Behälters. Ein Rohr, dass sich an die Einströmöffnung
anschließt und in dem Inneren des Behälters erstreckt
ist dann nicht vorgesehen. Vorzugsweise ist das Innere der Behälter
zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende frei von Einbauten.
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Es
kann aber besondere erfindungsgemäße Vorrichtungen
geben, bei denen ein Rohr innerhalb des Behälters vorgesehen
ist, in das der Einlass mündet und das sich vom Einlass
in Richtung zum ersten Ende der Vorrichtung erstreckt. Das Rohr
ragt frei in das Innere des Behälters hinein.
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Der
Behälter kann aus nicht funkenziehendem Material, zum Beispiel
aus Messing bestehen, so dass er auch für Probenentnahmen
in leicht entzündlichen Flüssigkeiten geeignet
und eingerichtet ist.
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Die
Vorrichtung kann ein Zugglied aufweisen, zum Beispiel ein Seil,
das am ersten Ende des Behälters befestigt ist.
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Das
Ventil am zweiten Ende der Vorrichtung ist vorteilhaft ein Rückschlagventil.
Das Rückschlagventil wird beim Herablassen des Behälters
in eine Flüssigkeit aufgrund des in der Flüssigkeit
gegenüber dem Inneren des Behälters höheren
Drucks automatisch geöffnet. Die Flüssigkeit kann
dann in Abhängigkeit vom Überdruck in den Behälter
bei gleichzeitigem Entlüften über die Öffnung
am ersten Ende einströmen, bis ein Druckausgleich erfolgt
ist. Beim Heraufziehen des Behälters schließt
das Rückschlagventil selbsttätig und konserviert
so die genommene Probe in dem ein Durchströmen des Behälters
verhindert ist.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Zustand vor der Probennahme;
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2 einen
Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Zustand während der Probennahme abgesenkt in die Flüssigkeit
und
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3 einen
Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Zustand nach der Probennahme;
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form einer
Tauchflasche 10 im Längsschnitt dargestellt. Die
Tauchflasche 10 besteht im Wesentlichen aus einem zylindrischen
Behälter 2, der an der Unterseite eine Einströmöffnung 3 mit
einem Rückschlagventil 4 aufweist. An der Oberseite
befindet sich ein Entlüftungsventil 5 und eine
Aufhängevorrichtung 6 zum Anbringen eines Senkseils.
Die Tauchflasche ist leer, also nur mit der unter Umgebungsdruck
stehenden Luftmenge L gefüllt. Das Entlüftungsventil 5 weist
einen Schließkörper 5a und einen Ventilsitz 5b auf.
In einer ersten, unteren Position liegt der Schließkörper 5a an
dem Ventilsitz 5b an. In einer zweiten, oberen Position
ist der Schließkörper 5a vom Ventilsitz 5b abgehoben
und kann überströmt werden.
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Beim
Absenken der Tauchflasche 10 in eine Flüssigkeit
wird die im Innenraum befindliche Luftmenge L mit zunehmendem Druck
komprimiert. Gleichzeitig fließt eine Menge Flüssigkeit
durch das Rückschlagventil 4 der Einströmöffnung 3 in
die Flasche. Mit zunehmender Tiefe und zunehmendem Druck erhöht
sich die in die Flasche einfließende Flüssigkeitsmenge,
da die Luftmenge L immer mehr komprimiert wird. Der Druck in der
Flasche entspricht dem in der Tiefe herrschenden hydrostatischen Druck
der umgebenden Flüssigkeit.
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2 zeigt
die erfindungsgemäße Tauchflasche 10 abgesenkt
in die Flüssigkeit und unter dem dort herrschenden hydrostatischen
Druck der Flüssigkeit. In die Tauchflasche ist während
des Absenkens Flüssigkeit F durch das Rückschlagventil 4 an der
Einströmöffnung 3 eingeflossen und die
zu Beginn in der Tauchflasche 10 befindliche Luftmenge
L unter dem herrschenden hydrostatischen Druck komprimiert. Da der
Druck außerhalb wie innerhalb des Behälters 2 durch
die einströmende Flüssigkeit ausgeglichen wird
und aufgrund der Schwerkraft, bleibt der Schließkörper 5a des
Entlüftungsventils 5 in seiner unteren, auf dem
Ventilsitz 5b aufliegenden Position. Das Entlüftungsventil
ist dadurch wie während des Absenkens der Tauchflasche 10 in
die Flüssigkeit geschlossen.
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Beim
Aufholen der Tauchflasche nimmt der relative Überdruck
in der Flasche bis zum dem durch das Entlüftungsventil 5 vorgegebenen
Druck kontinuierlich zu. Sobald die durch den Überdruck
auf den Schließkörper 5b wirkende Kraft
größer ist als dessen Gewichtskraft, wird der
Schließkörper in seine zweite, obere Position
gehoben und die in dem Inneren des Behälters 2 der
Tauchflasche 10 befindliche Luft kann aus der Tauchflasche
austreten.
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In 3 ist
die Tauchflasche 10 nach der Probennahme unter Normaldruck
dargestellt. Die komprimierte Luftmenge L ist durch den Druckausgleich
durch das Ventil am ersten Ende der Vorrichtung entspannt. Die Flüssigkeitsprobe
F, die dem gleichen Druck ausgesetzt ist, wird durch das Rückschlagventil 4 am
Ausfließen gehindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/125966
A1 [0004, 0005, 0006, 0012]