DE29717725U1

DE29717725U1 - Probenahmeventil für einen Behälter

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Publication number: DE29717725U1
Application number: DE29717725U
Authority: DE
Original assignee: Neotecha AG
Current assignee: Neotecha AG
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2007-10-07

Description

Probenahmeventil für einen Behälter

Die Erfindung betrifft eine Probenahmeventilvorrichtung für die probeweise Entnahme eines fliessfähigen Mediums aus einem Behälter, insbesondere aus einem Reaktorgefäss oder einem Tank, welche mit einer Schnittstelle einer Befestigungseinrichtung zur Anordnung der Probenahmeventilvorrichtung an einem Behälter versehen ist, und die eine Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper aufweist, wobei der Ventilkörper in zwei Endlagen überführbar ist, so dass in einer ersten Endlage der Ventilkörper auf einem Ventilsitz aufsitzt, wodurch eine Ausflussöffnung verschliessbar ist, und in einer zweiten Endlage der Ventilkörper die Ausflussöffnung freigibt. Bei dieser Probenahmeventilvorrichtung ist der Ventilkörper durch Betätigungsmittel in die beiden Endlagen bringbar, und ein Probeaufnahmebehälter an einer Anschlusseinrichtung anschliessbar.

Es können grundsätzlich zwei Typen von Probenahmeventilvorrichtungen voneinander unterschieden werden. Bei dem ersten Typ handelt es sich um Probenahmeventilvorrichtungen, die zum Einbau in Leitungen vorgesehen sind, mit welchen aus einem Flüssigkeitsstrom eine Probe entnommen werden kann.

Der andere Typ betrifft Vorrichtungen zur Probenahme aus Behältern, in denen ein flüssiges Medium gelagert ist. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen und Einsatzbedingungen unterscheidet sich der konstruktive Aufbau der beiden Typen erheblich voneinander.

In Behältern, wie beispielsweise Reaktorgefässen oder einem Tank, werden oftmals Flüssigkeiten gelagert, deren Qualität oder Zusammensetzung zu prüfen ist. Hierzu müssen Proben entnommen werden. Zu diesem Zweck ist es üblich, an derartigen Behältern, zusätzlich zu der eigentlichen Entnahmeleitung des Behälters, eine Probenahmeventi!vorrichtung

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anzubringen, mit der aus dem Behälter eine bestimmte Flüssigkeitsmenge entnommen werden kann. Da es sich häufig um umweltschädliche oder sogar äusserst toxische Stoffe handelt, ist es erforderlich, dass solche Probenahmeventil-Vorrichtungen absolut dicht schliessen und keine Leckagen aufweisen. Unter anderem aus diesem Grund sind Probenahmeventilvorrichtungen konstruktiv relativ aufwendig und unterscheiden sich erheblich von üblichen Ventilvorrichtungen wie beispielsweise Absperrventile für Wasserbehälter.

Bei bekannten Probenahmeventilvorrichtungen für Behälter hat es sich als nachteilig erwiesen, dass sie einen relativ grossen sogenannten Totraum ausbilden. Unter Totraum ist der Bereich zu verstehen, der sich zwischen dem eigentlichen Behälter bzw. Tank und dem Ventil körper, welcher den Behälter nach aussen abschliesst, ausbildet. Dieser Raum wird einerseits deshalb als Totraum bezeichnet, weil sich hier in der Regel ein Restvolumen an Flüssigkeit ansammelt, das selbst bei einer vollständigen Entleerung des Behälters über die Entnahmeleitung nicht ausflieset. Zum anderen lässt sich dieser Volumenbereich auch nur sehr schlecht reinigen bzw. mit einer Reinigungsflüssigkeit spülen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Probenahmeventilvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass das Totvolumen verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei Probenahmeventilvorrichtungen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Ventilkörper bei der Überführung von seiner ersten Endlage in seine zweite Endlage sich im wesentlichen in Richtung zum Behälterinneren bewegt, und dass sich der Ventilsitz im Bereich der Schnittstelle der Befestigungseinrichtung befindet.

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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Ursache des verhältnismässig grossen Totraums vorbekannter Probenahmevorrichtungen in der Bewegungsrichtung von deren Ventilkörpern liegt. Diese verläuft nämlich in der Regel im wesentlichen parallel bzw. tangential zur Behälterwand. Entlang dieser Bewegungsachse sind bei vorbekannten Vorrichtungen üblicherweise auch die Betätigungsmittel sowie die Probeflaschen oder sonstige Probeaufnahmebehälter angeordnet. Um diese Bauteile mit der beschriebenen Ausrichtung in bezug auf die Behälterwand anbringen zu können, weisen gattungsgemässe vorbekannte Vorrichtungen zwischen dem Behälter und dem Ventil einen Stutzen auf, durch den sich zwischen den Mitteln zur Befestigung der Vorrichtung und dem Ventil ein bauartbedingter Mindesttotraum ausbildet.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass sich der Totraum ganz erheblich verringern, ja sogar ganz vermeiden lässt, wenn die Bewegungsrichtung des Ventilkörpers wie beschrieben geändert und der Ventilsitz möglichst nahe an die Schnittstelle, d.h. an die Stelle bzw. Fläche, verlegt wird, die bei der Probenahmeventilvorrichtung zur Anlage an der Behälterwand vorgesehen ist. Erfindungsgemäss bewegt sich der Ventilkörper beim Verschliessen und Öffnen der Vorrichtung einmal auf die Behälterwand zu und einmal von ihr weg. Grundsätzlich sind erfindungsgemässe Ausführungsformen denkbar, bei denen sich der Ventilkörper entlang einer - in bezug auf den Befestigungsflansch der Vorrichtung - schräg verlaufenden Bewegungsachse bewegt. Es sind jedoch Ausführungsformen bevorzugt, bei denen sich der Ventilkörper im wesentlichen rechtwinklig, in bezug auf eine Anlagefläche des Befestigungsflansches an den Behälter oder die Behälterwand selbst, bewegt. Hierdurch lässt sich mit relativ geringem konstruktiven Aufwand der Verschlusskörper

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besonders nahe an der Behälterwand anordnen, wie dies durch eine Integration des Ventilsitzes in den Befestigungsflansch gegeben ist, mit dem die Vorrichtung an den Behälter anbringbar ist. Der erfindungsgemässe Vorteil eines möglichst kleinen Totraumes kann jedoch auch bereits dann erreicht werden, wenn der Ventilsitz nicht direkt in die Ventilplatte integriert ist, sondern sich nur in unmittelbarer Nähe der Schnittstelle oder des Befestigungsflansches befindet.

In einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilgehäuse in bezug auf den Befestigungsflansch auf der Seite des Behälters angeordnet. Bei dieser besonders bevorzugten Probenahmeventilvorrichtung kann ein Ventilgehäuse vorhanden sein, in dem eine Ventilstange längsverschiebbar angeordnet ist, an welcher sich der 'Ventilkörper befindet. Eine über die Ventilstange auf den Ventilkörper wirkende Druckfeder kann hierbei im Ventilgehäuse angeordnet sein. Das Ventilgehäuse befindet sich somit im wesentlichen vollständig im Behälter, sobald die Probenahmeventilvorrichtung am Behälter montiert ist.

Die Erfindung wird anhand den in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnitten dargestellte

erfindungsgemässe Probenahmevorrichtung,
welche an einem Tank angeordnet ist;
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Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemässe Probenahmeventilvorrichtung
.
35

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«I t**t

In Fig. 1 und in Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein mit Strichpunktlinien teilweise dargestellter Behälter bezeichnet. Der Behälter 1 weist eine Befestigungsplatte 2 auf. Die erfindungsgemässe Probenahmeventilvorrichtung 3 ist mit einem zu ihren Befestigungsmitteln gehörenden Flansch 4 an der Befestigungsplatte 2 angeschraubt.

An dem Flansch 4 ist behälterseitig ein hohlzylindrisches Ventilgehäuse 5 befestigt, das im Bereich der Befestigungsplatte 2 mit mehreren Eintrittsöffnungen 6 versehen ist. In dem Ventilgehäuse 5 ist oberhalb der Eintrittsöffnungen 6 eine Führungshülse 7 angeordnet, in der eine Ventilstange 8 geführt ist. Eine nicht dargestellte Druckfeder, welche die Ventilstange 8 innerhalb des in Fig. 1 nicht geschnittenen Bereiches des Ventilgehäuses 5 umgibt, stützt sich mit ihrem einen Ende gegen die Ventilstange 8 und mit ihrem anderen Ende gegen das obere Ende des Ventilgehäuses 5 ab (nicht dargestellt) . Die Ventilstange 8 wird im Bereich der Eintrittsöffnungen 6 von einem Faltenbalg 9 umgeben, der die Ventilstange und die nicht dargestellte Druckfeder vor einer chemischen Reaktion mit der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit schützt.

An dem - in der Darstellung von Fig. 1 und Fig. 2 - unteren Ende der Ventilstange 8 ist ein Ventilkörper 14 angeordnet, welcher durch die Druckfeder auf einen Ventilsitz 15 gedrückt wird.

Wie durch die geschnittene Darstellung der beiden Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, weist der Flansch 4 eine zentrische kreisrunde Ausnehmung auf, in welcher sich eine Ventilplatte 17 befindet, an der das Ventilgehäuse 5 angeschweisst ist.

Die Ventilplatte 17 wiederum ist mit einer sich von der Behälterseite ausgehenden trichterförmig verjüngenden Ausflussöf fnung 18 versehen, wobei das eine Ende der Begrenzungsfläche der Ausflussöffnung 18 als der Ventilsitz

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15 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 15 an einem separaten Bauteil, nämlich an einer Ventilscheibe ausgebildet. In den beiden Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, dass die Ausflussöffnung 18 im wesentlichen 5 orthogonal zur Behälterwand und zur Anlagefläche 16 des Flansches 4 orientiert ist, mit welcher dieser an der Befestigungsplatte 2 anliegt.

Auf der dem Behälter abgewandten Seite befindet sich die Ventilscheibe zwischen der Ventilplatte 17 und einer weiteren Scheibe 19. Diese ist mit einer sich von der Behälterseite aus verjüngenden Ausnehmung versehen, in welche die Ausflussöffnung 18 der Ventilplatte 17 mündet. Die Scheibe 19 weist im Bereich einer äusseren Kante eine Fase auf, wodurch zwischen ihr und der Ventilplatte 17 eine Ringdichtung 20 anordenbar ist. Mit einer Schulter eines Hohlzylinders 24 , welcher an den Flansch 4 geschraubt ist, wird die Scheibe 19 an die Ventilplatte 17 gedrückt.

In dem Hohlzylinder 24 ist ein zylindrisches Gehäuse 25 mit einem Abschnitt kleineren Durchmessers angeordnet, wobei der Hohlzylinder gegen das Gehäuse 25 durch eine in einer Ringnut des Hohlzylinders angeordneten Dichtung 2 6 abgedichtet ist. Des weiteren liegt eine Stirnfläche des Gehäuses 25 gegen die Scheibe 19 an. Das Gehäuse ist an der Stirnfläche mit einer Nut versehen, in der eine O-Ring-Dichtung 23 liegt. In dem Bereich, in dem das Gehäuse 25 von dem kleineren in den grösseren Durchmesser übergeht, weist es einen Flansch 27 auf, welcher gegen einen Flansch 28 des Hohlzylinders 24 anliegt. Die beiden Flansche 27, 28 sind von einem mit einem Schnellverschluss versehenen Sicherungsring 29 umgriffen und werden durch diesen aneinandergepresst.

Das Gehäuse 25 ist entlang einer Längsachse 30 mit einer zylindrischen Durchflussöffnung 34 versehen, welche sich in

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eine hierzu orthogonal ausgerichtete Entnahmeöffnung 35 fortsetzt. In das Gehäuse 25 ist seitlich, im Bereich von dessen Mantelfäche, eine Anschlusseinrichtung 36 vorhanden, in die eine Probeflasche 37 einschraubbar ist.
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In der Darstellung von Fig. 1 rechts von der Entnähmeöffnung 35 verjüngt sich die Durchflussöffnung 34 auf einen Durchmesser, welcher im wesentlichen dem einer Schubstange 38 entspricht, die in der Durchflussöffnung 34 angeordnet ist. Die Schubstange 38 durchdringt auch den sich verjüngenden Bereich der Durchflussöffnung 34 und ist - in Fig. 1 rechts von dieser - in einem Spülblock 40 längsverschiebbar gelagert.

Der zylindrische Spülblock 40 ist im Gehäuse 25 in einer seinem Durchmesser entsprechenden Ausnehmung so angeordnet, dass seine Längsachse mit der Längsachse 25 der Durchflussöffnung 34 bzw. des Gehäuses 25 und derjenigen der Schubstange 38 fluchtet. Auch der Spülblock 40 weist eine zentrische Bohrung auf, durch welche die Schubstange 38 hindurchgeführt ist. Mit an den beiden Stirnseiten angeordneten weiteren Dichtungen 39, 44, 45 ist er gegen das Gehäuse 25 abgedichtet. Schliesslich weist der Spülblock 40 eine orthogonal zu seiner Längsachse verlaufende Spülleitung 4 6 auf, in welche über eine Anschlussöffnung 43 des Gehäuses 25 ein Kontrollmedium einbringbar ist. Durch eine nachfolgende Analyse des Kontrollmediums kann festgestellt werden, ob die Probenahmeventilvorrichtung dicht ist, oder ob zwischen den Dichtungen 39, 44 und 45 Probeflüssigkeit entwichen ist.

Der Spülblock 4 0 ist durch eine Betätigungseinrichtung 47 im Gehäuse 25 fixiert. Diese weist eine erste Lagerscheibe 48 auf, welche auf ihrer dem Gehäuse gegenüberliegenden Stirnseiten mit einem Absatz versehen ist, durch die sie am Gehäuse 25 zentriert ist. Die Lagerscheibe 48 hat auf ihrer zweiten Stirnseite eine Ausnehmung, in der ein Gleitstück 49

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mit einem seiner Enden gleitverschiebbar gelagert ist. Das andere Ende des Gleitstückes 49 ist in einer zweiten Lagerscheibe 50 der Betätigungseinrichtung 47 geführt. Die beiden Lagerscheiben 48, 50 sind durch eine an die zweite Lagerscheibe 50 angeformte Wand 54 voneinander beabstandet.

Die Schubstange 38, welche am Gleitstück 49 befestigt ist, kann durch einen Handhebel 55, der ebenfalls am Gleitstück 49 angebracht ist, betätigt werden. Hierzu stützt sich der Handhebel 55 mit seinem einen Ende auf einem Absatz der Wand 54 ab, während am anderen Ende des Handhebels ein Handgriff 56 angebracht ist. Ausserdem ist der Hebel 55 mit einer eine Druckkraft ausübende Feder 57 belastet.

Um die Ventileinrichtung zu öffnen und eine repräsentative Probe aus dem Tank in die Probenflasche 37 einzufüllen, muss der Handhebel 55 aus der in Fig. 1 gezeigten Position in Richtung auf den Behälters 1 betätigt werden. Hierzu ist die Druckkraft der Feder 57 und die im Vergleich zu dieser weit grössere Druckkraft der im Ventilgehäuse 5 angeordneten Druckfeder zu überwinden. Durch die Betätigungsbewegung wird das Gleitstück 49 auf den Behälter 1 zubewegt und nimmt bei dieser Bewegung die Schubstange 38 mit. Die Schubstange 38 wiederum drückt gegen die Stirnseite des Ventilkörpers 14 und diesen dadurch aus dem Ventilsitz 15 heraus. Der Ventilkörper 14 führt hierbei eine Bewegung aus, bei der er sich von der Behälterwand in Richtung auf das Behälterinnere zu- bzw. hineinbewegt. Die Richtung der Öffnungsbewegung des Ventilkörpers verläuft hierbei im wesentlichen sowohl orthogonal zur Anlagefläche 16 als auch orthogonal zur Wand des Behälters 1. Die steuerbare Durchflussmenge der Probeflüssigkeit kann nun in die Durchflüssöffnung 34 hinein- und die Schubstange 38 umströmen. Sie gelangt über die Entnahmeöffnung 35 in die Probeflasche 37. Nachdem eine ausreichende Menge entnommen ist, wird der Hebel 55 entlastet, wodurch sich dieser aufgrund der beiden

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Druckfedern wieder von seiner zweiten Endlage in seine in Fig. 1 gezeigte Position (erste Endlage) zurückbewegt· Da hierdurch auch die Schubstange 38 den Ventilkörper 14 freigibt, wird der Ventilkörper 14 durch die im Ventilgehäuse angeordnete Druckfeder wieder selbständig auf den Ventilsitz 15 gedruckt.

Wie der Darstellung von Fig. 1 ohne weiteres entnommen werden kann, bildet sich aufgrund der behälternahen Anordnung des Ventilsitzes 15 und Ventilkörpers 14 kein bzw. nahezu kein Totraum aus. Diese erfindungswesentliche prinzipielle konstruktive Massnahme kann auf eine Vielzahl unterschiedlicher Probenahmeventilvorrichtungen angewandt werden. So ist in Fig. 3 beispielhaft eine weitere mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der prinzipiell gleiche Bauteile mit gegenüber Fig. 1 und Fig. 2 zwar strichmarkierten jedoch sonst gleichen Bezugszeichen benannt sind.

Bei dieser zweiten, mit einem Bajonettadapter 59 versehenen erfindungsgemässen Probenahmeventilvorrichtung kann die Ventileinrichtung mit einer in Fig. 3 mit Strichlinien dargestellten Kolbenspritze 60 geöffnet werden, um eine repräsentative Probe zu entnehmen. Während der Handhebel 55' losgelassen wird, schliesst die Ventileinrichtung selbständig. Die Kolbenspritze 60 kann nun aus der Bajonettkupplung entkuppelt und die Probenahmeventilvorrichtung 3' mit dem dafür vorgesehenen Verschlussstopfen 61 verschlossen werden.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann das Ventilgehäuse in das Gehäuse integriert und somit der Ventilkörper mit der Ventilstange gegenüber der Darstellung von Fig. 1 um 180° gedreht sein. Um ein selbständiges Schliessen des Ventils zu bewirken, kann der

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Ventilkörper von einer Zugfeder in den in Fig. 1 dargestellten Ventilsitz hineingezogen werden.

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Claims

- 11 - Schutzansprüche

1. Probenahmeventilvorrichtung für die probeweise· Entnahme eines fliessfähigen Mediums aus einem Behälter; insbesondere aus einem Reaktorgefäss oder einem Tank, welche

a) mit einer Schnittstelle einer

Befestigungseinrichtung zur Anordnung der Probenahmeventilvorrichtung an einem Behälter versehen ist,

b) eine Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper aufweist, der Ventilkörper in zwei Endlagen überführbar ist, wobei in einer ersten Endlage der Ventilkörper auf einem Ventilsitz aufsitzt, wodurch eine Ausflussöffnung verschliessbar ist, und in einer zweiten Endlage der Ventilkörper die Ausflussöffnung freigibt,

c) der Ventilkörper durch Betätigungsmittel in die beiden Endlagen bringbar ist, und bei welcher

d) an einer Anschlusseinrichtung ein Probeaufnahmebehälter anschliessbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

e) der Ventilkörper (14) bei der Überführung in eine von seinen beiden Endlagen sich im wesentlichen in Richtung auf das Innere des Behälters zubewegt, und

dass

f) sich der Ventilsitz (15) im Bereich der Schnittstelle befindet.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung einen Flansch (4, 4') aufweist, an dem die Schnittstelle als Fläche {16, 16' zur Anlage an dem Behälter ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ventilkörper (14) bei der Überführung von seiner ersten Endlage in seine zweite Endlage in Richtung zum Behälterinneren bewegt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper

(14) an einer Ventilstange (8, 8') angeordnet ist, welche sich im wesentlichen in einem Ventilgehäuse (5, 5') befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ventilstange (8, 8') in bezug auf die Schnittstelle im wesentliche auf der Seite des Behälters befindet, so dass nach einer Anbringung der Probenahmeventilvorrichtung an einen Behälter das Ventilgehäuse (5, 5') im wesentlichen im Behälter angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum selbständigen Verschliessen der Ventileinrichtung.

7. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen 4 und 6 oder den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Ventilgehäuse (5, 5') angeordnetes

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elastisches Mittel den Ventilkörper (14) gegen den
Ventilsitz (15) drückt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichent,

dass das elastische Mittel eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder ist, welche sich gegen das Ventilgehäuse (5, 5') abstützt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Betätigungsmittel eine Schubstange (38) beinhalten, und dass durch Druck mittels der Schubstange (38) gegen den Ventilkörper (14) dieser aus einer Endlage in die andere Endlage überführbar ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kolbenspritze (60) zur Aufnahme des Probemediums, die an einem
Bajonettadapter (59) der Vorrichtung ankuppelbar ist

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