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Die Erfindung betrifft eine Kalibrierflüssigkeitskartusche. Solche Kartuschen werden in Kalibriervorrichtungen eingesetzt, bei denen Sensormodule mit Kalibrierflüssigkeit durchströmt werden, um diese Sensormodule zu kalibrieren. Solche Sensormodule werden eingesetzt, um bestimmte Eigenschaften von Flüssigkeiten zu messen, beispielsweise die Trübung, den pH-Wert, etc. Die Kartuschen selbst sind Wegwerfartikel.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfach aufgebaute Kalibrierflüssigkeitskartusche zu schaffen, die einerseits sicher und andererseits preisgünstig herstellbar ist.
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Dies wird durch eine Kalibrierflüssigkeitskartusche erreicht, mit einem eigensteifen Außengehäuse, in welchem zumindest ein separater, vom Außengehäuse getrennt gefertigter, mit Kalibrierflüssigkeit gefüllter Innenbehälter untergebracht ist, wobei die Innenbehälter jeweils eine Schnittstelle zum Anschluss an ein Kalibriergerät besitzen, die einen zerstörbaren, ventilfreien Wandabschnitt hat, wobei das Außengehäuse im Bereich der Schnittstellen zumindest eine Zugangsöffnung besitzt und im Außengehäuse im Bereich der Schnittstellen zumindest ein Leckageraum abgegrenzt ist, der an den Schnittstellen austretende Kalibrierflüssigkeit aufnimmt. Vorzugsweise sind zumindest zwei separate Innenbehälter vorgesehen.
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Die Erfindung nutzt ein eigensteifes, einfach aufgebautes Außengehäuse, um damit Innenbehälter mit Kalibrierflüssigkeit zu schützen und unterzubringen, sodass die Innenbehälter selbst sehr günstig herstellbar sind. Die Innenbehälter werden an einer Schnittstelle geöffnet, d. h. beim Einsetzen der Kartusche in das Kalibriergerät durchstochen. Hierbei gibt es im Stand der Technik auch sogenannte selbstverschließende Ventile, die zwar durchstochen werden können, beim Herausziehen sich selbst wieder verschließen. Solche teuren selbstschließenden Wandabschnitte sieht die Erfindung nicht vor, sie arbeitet mit ventilfreien Schnittstellen, sodass beim Durchstechen Leckage auftreten könnte. Um diese Leckage jedoch nicht aus der Kartusche heraustreten zu lassen, ist im Außengehäuse zumindest ein Leckageraum im Bereich der Schnittstelle vorgesehen, der austretende Kalibrierflüssigkeit aufnehmen kann. Spezielle Verschlusskappen mit Ventilfunktion werden also unnötig, der Leckageraum ersetzt solch teure selbstdichtende, Ventile bildende Wandabschnitte oder Verschlusskappen.
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Vorzugsweise ist ein gemeinsamer Leckageraum für sämtliche Schnittstellen vorgesehen. Natürlich lassen sich auch mehrere Leckageräume ausführen.
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Der Leckageraum wird beispielsweise durch eine Zwischenwand vom Rest des Inneren des Außengehäuses abgetrennt, insbesondere flüssigkeitsdicht abgetrennt.
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Das Außengehäuse umfasst in seinem Inneren neben dem Leckageraum einen Unterbringungsraum für die Innenbehälter, der in sich auch unterteilt ist oder durch Stützwände, Rippen oder dergleichen durchsetzt sein kann, um entweder das Außengehäuse zu stabilisieren oder um für die Innenbehälter eine Positionierung zu bilden.
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Die Zwischenwand kann eine sich quer über das gesamte Innere des Außengehäuses erstreckende Wand sein, insbesondere ist die Zwischenwand einstückiger Bestandteil des Außengehäuses.
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In der Zwischenwand sind Durchtrittsöffnungen vorgesehen, durch die sich von den Innenbehältern abstehende, an die Schnittstellen angrenzende Halsfortsätze erstrecken. Diese Halsfortsätze können, dies ist nicht zwingend der Fall, im Vergleich zum Rest der Wandung der Innenbehälter stabil ausgeführt sein, sodass der Halsfortsatz derjenige Teil der Innenbehälter ist, an dem der Innenbehälter am Außengehäuse gehalten wird.
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Die Halsfortsätze können eine Umfangswand haben, die eine erleichterte Steckverbindung mit einem Gegenstück am Kalibriergerät zur Verfügung stellt, beispielsweise eine Kegelverbindung nach ISO 594.
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Die Form der Innenbehälter kann eine Art Tubenform sein oder eine Art Flaschenform.
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Die Schnittstelle ist insbesondere eine Stirnwand, die den Halsfortsatz abschließt.
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Die Halsfortsätze können z. B. in den Durchtrittsöffnungen in der Zwischenwand geklemmt aufgenommen sein und abschnittsweise in den Leckageraum ragen, ohne aber aus dem Außengehäuse herauszuragen. Das bedeutet, die Schnittstelle liegt innerhalb der Umhüllenden des Außengehäuses und damit geschützt. Ein entsprechender Hohlzapfen am Kalibriergerät muss also über die Zugangsöffnung in das Außengehäuse eintreten, um an die Schnittstelle zu gelangen und den Wandabschnitt zu durchstechen.
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Das Außengehäuse kann aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt sein. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht dabei vor, dass zwei identische Schalenteile vorhanden sind, die miteinander verbunden werden. Die Verbindung der Gehäuseteile erfolgt beispielsweise durch Rastverbindungen. Die Gehäuseteile können auch zum Recyceln der Einwegbehälter wieder lösbar sein. Das Außengehäuse kann also bei leeren Innenbehältern geöffnet werden, die Innenbehälter können wieder entfernt werden, und gegebenenfalls kann das Außengehäuse danach wiederverwendet werden. In jedem Fall ist durch das einfache Öffnen des Außengehäuses ein Recyceln der Einzelbestandteile vereinfacht möglich. Das Öffnen des Außengehäuses kann beispielsweise werkzeugfrei und zerstörungsfrei erfolgen.
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Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwand aus mehreren, sich bis zu den Durchtrittsöffnungen erstreckenden Teilwänden zusammengesetzt ist. Damit die Innenbehälter nicht kompliziert in das Außengehäuse eingefädelt oder eingesteckt werden müssen, sondern positionssicher eingelegt werden können, sind die Teilwände an unterschiedlichen Gehäuseteilen angeformt und besitzen Vertiefungen. Ist das Außengehäuse geöffnet, so werden die Innenbehälter in ein Außengehäuseteil, insbesondere ein Schalenteil, eingelegt. Die entsprechenden Halsfortsätze werden in die Vertiefungen lagegenau eingesetzt. Beim Schließen des Außengehäuses ergänzen sich die Vertiefungen zur Durchtrittsöffnung, und die Teilwände ergänzen sich zur Zwischenwand.
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Die Wandung der Innenbehälter ist vorzugsweise flexibler als die des Außengehäuses und so flexibel ausgeführt, dass die Innenbehälter beim Entleeren in sich zusammenfallen. Das bedeutet nicht, dass die Innenbehälter keine eigensteife Wand besitzen. Jedoch wird der Innenbehälter in sich zusammengedrückt, wenn die Kalibrierflüssigkeit aus ihm herausgetreten ist. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt keine Luftzugangsöffnung für die Innenbehälters vorgesehen. Zwar würde das Entleeren der Innenbehälter leichter erfolgen, wenn beispielsweise an der am höchsten gelegenen Stelle des Innenbehälters, wenn dieser in das Kalibriergerät eingesetzt wird, Luft über ein Ventil oder eine Öffnung zuströmen könnte. Da die Kalibrierflüssigkeiten aber zum Teil auf Luft reagieren oder von Luft kontaminiert werden würden, wird auf eine solche Luftzutrittsöffnung verzichtet.
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Die Leckagesicherheit wird noch einmal deutlich erhöht, wenn im Leckageraum zumindest ein saugfähiger Aufnahmekörper untergebracht ist, der unbeabsichtigt austretende Kalibrierflüssigkeit aufsaugt.
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Dieser Aufnahmekörper ist entfernt von der Schnittstelle angeordnet, d. h., der Aufnahmekörper ist kein Teil der Schnittstelle oder ein zwischen Schnittstelle und dem Kalibriergerät Flüssigkeit übertragender Körper.
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Beispielsweise kann der Aufnahmekörper hygroskopisch ausgeführt sein oder hygroskopische Substanzen enthalten und aufquellen.
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Ein Beispiel für einen Aufnahmekörper ist ein Vlies mit hygroskopischen Fasern.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Aufnahmekörper eine Doppelfunktion hat, denn er schließt im aufgequollenen Zustand die offenen Innenbehälter, vorzugsweise indem er die Schnittstelle vorderseitig abdeckt. Das bedeutet, beim Aufquellen schiebt sich der Aufnahmekörper vor die Schnittstelle.
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Der Aufnahmekörper kann im aufgequollenen Zustand den Leckageraum vollständig ausfüllen und einen Druck auf das Außengehäuse ausüben, sodass das Abdichten der offenen Schnittstellen gesichert ist.
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Damit das Kalibriergerät selbstständig detektieren kann, dass eine neue Kartusche und eine richtige Kartusche eingesetzt ist, ist am Außengehäuse eine elektronische Speichereinrichtung, z. B. ein EEPROM angedacht, die auslesbare Daten zur Kartusche enthält.
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Diese Speichereinrichtung ist z. B. an derjenigen Stirnwand angebracht, welche die Zugangsöffnungen zu den Schnittstellen besitzt und die damit dem Kalibriergerät unmittelbar zugewandt ist.
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Der Leckageraum hat insbesondere eine geschlossene, einstückige Bodenschale, die einstückiger Bestandteil des Außengehäuses ist. Die Ausrichtung der Kalibrierflüssigkeitskartusche bezieht sich auf den im Gerät eingebauten Zustand. Der untere Teil des Außengehäuses bildet dabei im Bereich des Leckageraums eine geschlossene Bodenschale, die ein gewisses Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann, ohne dass dabei etwas aus dem Außengehäuse herausläuft. Die Zugangsöffnung erstreckt sich also nicht bis zum Boden der Schale selbst, sondern vorzugsweise in einer Stirnwand und reicht nicht bis zum Boden herab. Ansonsten könnte die Schale keine Flüssigkeit aufnehmen.
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Der Leckageraum hat vorzugsweise ein Volumen zur aufnahme von Kalibrierflüssigkeit, das mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% des Fassungsvermögens aller eingesetzten, im Sinne von einsetzbaren, vollen Innenbehälter entspricht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Frontansicht einer erfindungsgemäßen Kalibrierkartusche,
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2 eine Explosionsansicht der Kalibrierflüssigkeitskartusche nach 1,
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3 die Flüssigkeitskalibrierkartusche nach 1 bei geöffnetem Außengehäuse,
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4 eine Längsschnittansicht durch die Kalibrierflüssigkeitskartusche nach 1, und
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5 die geöffnete Kalibrierflüssigkeitskartusche nach 1 kurz vor dem Anstecken an ein Kalibriergerät.
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1 zeigt eine Kalibrierflüssigkeitskartusche, die als sogenanntes Box-in-Box-System ausgeführt ist und ein Außengehäuse 10 besitzt.
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Das Außengehäuse besteht aus mehreren Gehäuseteilen 12, 14, im vorliegenden Beispiel aus zwei identischen Schalenteilen. Das Gehäuseteil 14 bildet dabei ein Bodenteil, und das Gehäuseteil 12 ein Deckelteil.
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Das Gehäuseteil 14 hat an einer Seite nach oben vorstehende Rastnasen 16, die durch Öffnungen im Gehäuseteil 12 ragen und mit diesen verrasten. Aufgrund der identischen Ausführung der Gehäuseteile 12, 14 sind entsprechende Rasthaken 16 auf der, bezogen auf 1, rechten Seite des Gehäuseteils 12 vorgesehen, die sich wiederum durch Öffnungen im Gehäuseteil 14 erstrecken und darin verrasten.
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Das Außengehäuse ist, wie gesagt, eigensteif ausgeführt, es besteht beispielsweise aus Kunststoff.
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Eine in 1 nach vorne weisende Stirnwand 18 hat mehrere Zugangsöffnungen 20, über die die Kalibrierflüssigkeitskartusche 10 an ein Kalibriergerät 22, siehe 5, angeschlossen wird.
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Im Inneren des Außengehäuses 10 sind mehrere, hier drei separate, vom Außengehäuse getrennt gefertigte und mit unterschiedlichen Kalibrierflüssigkeiten gefüllte Innenbehälter 24–28 untergebracht.
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Die Innenbehälter 24–28 haben eine längliche Gestalt, beispielsweise tuben- oder zylinderförmig und sind parallel und nebeneinander angeordnet.
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Zur Stirnwand 18 hin stehen vor den Innenbehältern 24–28 Halsfortsätze 30 ab, die vom Querschnitt her deutlich geringer als der Rest der Innenbehälter 24–28 ausgeführt sind. Diese Halsabschnitte 30 bilden die Auslässe und die Koppelstellen, also die Schnittstellen für hohle Zapfen 32 am Kalibriergerät 22 (siehe 5). Diese Schnittstellen umfassen zerstörbare, ventilfreie Stirnwände 34 an den Halsabschnitten 30. Diese Stirnwände 34 sind dann die zerstörbaren Wandabschnitte des Innenbehälters, über die Kalibrierflüssigkeit entnommen wird. Diese Stirnwände 34 sind ferner nicht selbstabdichtend, d. h., sobald sie durchstoßen sind, schließen sie sich nicht von selbst, und es ist kein entsprechendes Ventil vorgesehen oder angeformt.
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Zum Anschließen an das Kalibriergerät 22, von dem die Zapfen 32 abstehen, wird die Kalibrierflüssigkeitskartusche angesetzt, sodass die Zapfen 32 über die Zugangsöffnungen ins Innere des Außengehäuses 10 ragen, wie in 5 zu sehen ist. Anschließend wird das Außengehäuse 10 weiter auf das Kalibriergerät 22 zubewegt, sodass die Zapfen 32 in die Halsfortsätze 30 eindringen und die innenliegenden Stirnwände 34 durchstoßen.
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Die Halterung der Innenbehälter 24–28 innerhalb des Außengehäuses 10, die auch beim Zerstören der Stirnwände 34 eine Kraft aufnimmt, wird durch eine Zwischenwand 36 realisiert.
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Die Zwischenwand 36 ist durch zwei sich ergänzende Teilwände 38, 40 gebildet, wobei eine Teilwand 38 einstückiger Bestandteil des Gehäuseteils 14 und die Teilwand 40 einstückiger Bestandteil des Gehäuseteils 12 ist.
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Die Teilwände 38 erstrecken sich mit Abstand von und vorzugsweise parallel zur Stirnwand 18.
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In jeder der Teilwände 38, 40 sind Vertiefungen 42 ausgeformt, vorliegend je eine Vertiefung für einen Innenbehälter. Beim Zusammensetzen der Gehäuseteile 12, 14 ergibt sich durch die Ausnehmungen 42 jeweils eine Durchtrittsöffnung 44 für einen zugehörigen Halsfortsatz 30 (siehe 4).
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Die Dimensionierung der jeweiligen Durchtrittsöffnung 44 zur Außengeometrie des zugeordneten Halsfortsatzes 30 ist so bemessen, dass eine Klemmpassung oder ein Formschluss vorliegt.
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Wie in den Figuren zu sehen ist, erstreckt sich jeder Halsfortsatz 30 durch die Zwischenwand 36 in einen Leckageraum 50, welcher sich zwischen der Stirnwand 18 und der Zwischenwand 36 über die gesamte Breite des Außengehäuses 10 in seinem Inneren erstreckt.
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Die Halsfortsätze 30 enden im Leckageraum 50, d. h., sie erstrecken sich nicht bis zur Stirnwand 18.
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Um die Innenbehälter 24–28 axial im Außengehäuse 10 zu sichern, hat jeder Halsfortsatz 30 an seinem Außenumfang einen radial abstehenden Fortsatz 52, siehe 2 bis 5, mit dem er spielfrei an der dem Leckageraum 50 zugewandten Seite der Zwischenwand 36 anliegt.
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Wie in den Figuren zu erkennen ist, sind die Zugangsöffnungen 20 so ausgeführt, dass sie nicht bis zum Boden 54 des Leckageraums 50 ragen. Damit weist der Leckageraum eine geschlossene, einstückige Bodenschale auf, die einstückiger Bestandteil des Außengehäuses, hier des Gehäuseteils 14 ist. Diese Bodenschale kann ein gewisses Leckagevolumen an eventuell austretender Kalibrierflüssigkeit aufnehmen.
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Auch der Hauptraum 60, der durch die Zwischenwand 36 vom Leckageraum 50 abgetrennt ist und der die Innenbehälter 24–28 aufnimmt, wird durch zwei dichte Schalenabschnitte der Gehäuseteile 12, 14 gebildet, die also in den Seitenwandabschnitten und der jeweiligen Bodenwand keine Öffnungen haben.
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Um die Innenbehälter 24–28 voneinander Lage zu beabstanden, haben die Böden 62 der Gehäuseteile 12, 14 abstehende Zapfen 64, welche zwischen den und am Rand der Innenbehälter 24–28 liegen. Auch Stabilisierungsfortsätze 66, die bis zu und in gegenüberliegende Fortsätze am anderen Gehäuseteil 12, 14 ragen, dienen einerseits der Lagebeabstandung der Innenbehälter 24–28 und andererseits der Stabilisierung des Außengehäuses, weil die Böden 62 der Gehäuseteile 12, 14 dann miteinander verbunden sind.
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Zu betonen ist, dass die Gehäuseteile 12, 14 keine separaten Teile sein müssen, die beiden Teile können auch über ein Filmscharnier miteinander gekoppelt sein, sodass das Außengehäuse 10 wie ein Behälter nur zugeklappt werden muss.
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Durch die Trennung der Zwischenwand 36 in zwei Teilwände 38, 40 lassen sich bei geöffnetem Außengehäuse die Innenbehälter 24–28 einfach von oben einsetzen, und die entsprechenden Halsfortsätze 30 werden in die Ausnehmungen 42 eingelegt. Nach dem Schließen des Außengehäuses sind dann die Innenbehälter 24–28 axial lagefixiert innerhalb des Außengehäuses 10 untergebracht. Die Gegenkraft beim Durchstoßen der Stirnwände 34 wird über die Halsfortsätze 30 sofort in das Außengehäuse 10 geleitet, sodass der Rest der Innenbehälter 24–28 beim Öffnen keine zusätzliche Kraft erfährt.
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Beim Entleeren der Innenbehälter 24–28 werden diese nach innen zusammengedrückt, denn es ist keine Öffnung zum Ansaugen von Luft enthalten. Auch wenn die Innenbehälter 24–28 aus einem eigensteifen Außengehäuse bestehen können (alternativ aus einem Folienmaterial), so werden die Behälter 24–28 beim Entleeren jedoch durch den Unterdruck zusammengedrückt oder, mit anderen Worten, fallen in sich zusammen, weil sie dem Unterdruck nicht standhalten können.
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Nachdem, wie gesagt, im Bereich der Schnittstellen und der Stirnwände 34 keine Ventile oder selbstschließende Ventile wie spezielle selbstschließende Membrane vorgesehen sind oder Zwischenteile mit ventilähnlicher Stoppfunktion vorhanden sind, kann beim Öffnen der Innenbehälter 24–28 oder beim Herausziehen der Kalibrierflüssigkeitskartusche aus dem Kalibriergerät 22 Kalibrierflüssigkeit austreten. Um hier so viel wie möglich an Flüssigkeit auch bei Fehlbedienung aufzunehmen, ist zusätzlich im Leckageraum 50 ein saugfähiger Aufnahmekörper 70 untergebracht, der sich vorzugsweise über die gesamte oder annähernd die gesamte Breite des Leckageraums 50 erstreckt und am Boden der Bodenschale angebracht ist. Der Aufnahmekörper 70 ist hygroskopisch, z. B. als Vlies, ausgeführt und liegt insbesondere unmittelbar unterhalb der Halsfortsätze 30, sodass bei herauslaufender oder heraustropfender Flüssigkeit diese unmittelbar aufgefangen wird. Im Ausgangszustand ist der Aufnahmekörper 70 aber, wie 4 gut zeigt, entfernt von den Schnittstellen und der Stirnwand 34, die durchstoßen werden muss, untergebracht.
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Der Leckageraum 50 hat ein Volumen, das mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% des Fassungsvermögens aller eingesetzten, vollen Innenbehälter 24–28 entspricht. Fassungsvermögen bedeutet, das Volumen, bevor Kalibrierflüssigkeit aus dem Leckageraum 50 austritt.
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Werden größere Mengen an Kalibrierflüssigkeit freigesetzt, so quillt der Aufnahmekörper so stark auf, dass er den gesamten Leckageraum 50 ausfüllt und sich vor die offene Stirnseite der Halsfortsätze 30 schiebt, um die entsprechenden Auslässe zu schließen.
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Um die Dichtigkeit zu erhöhen und um ein versehentliches Zerstören der Stirnwand 34 zu vermeiden, ist die Stirnwand am innenliegenden Ende des zugeordneten Halsfortsatzes 30 angeordnet, wie 4 zeigt, sodass die Halsfortsätze 30 einen röhrenförmigen Auslass bilden, der nach außen hin einseitig offen ist und zum Innenbehälter 24–28 durch die Stirnwand 34 geschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Zapfen 32 in die Halsfortsätze 30 eingeschoben werden, diese umfangsmäßig bereits abdichten, wenn es zum Durchstoßen der Stirnwände 34 kommt.
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Die Geometrie der Halsfortsätze 30 auf der Innenseite kann eine Art Innenkegel nach Art einer Kegelverbindung nach ISO 594 sein. Die entsprechenden Zapfen 32 weisen eine Gegenkontur auf.
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Das Material der Innenbehälter 24–28 ist insbesondere flexibler Kunststoff wie Polypropylen oder Cyclo-Olefin-Copolymer.
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Der Aufnahmekörper 70 kann beispielsweise aus Viskose-Vliesstoff, Polyesterfaser-Vliesstoff, Quellschwamm oder dergleichen sein.
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Damit das Kalibriergerät die Kalibrierflüssigkeitskartusche automatisch erkennt, kann das Außengehäuse eine oder mehrere elektronische Speichereinrichtungen 80 besitzen, welche am Außengehäuse 10 befestigt sind und welche elektronisch ausgelesen werden können. Diese Speichereinrichtungen 80 sind beispielsweise an der Stirnwand 18 angebracht. Sie können durch Kleben, Umspritzen oder durch anderweitige Befestigung angebracht sein. Auch andere Kennzeichnungsvarianten wie Barcodes können Anwendung finden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 594 [0010]
- ISO 594 [0060]
