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Rohrpostanlage, insbesondere für Hüttenwerke, sowie Ver-
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fahren zum Befördern der Proben in der Rohrpostanlage Die Erfindung
betrifft eine Rohrpostanlage, insbesondere für Hüttenwerke mit mindestens einer
Sende- und einer Empfangsstation sowie einem vorzugsweise Einrohrsystem zwischen
den Stationen. Die Erfindung betrifft ferner ein Arbeitsverfahren zum Befördern
einer Probe in der Rohrpostanlage.
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Es sind bereits Rohrpostanlagen für Hüttenwerke zum schnellen Transport
von Materialproben bekannt, die nach dem Einrohrprinzip arbeiten. Dabei wird eine
Probe dem Konverter, vorzugsweise mit einer an sich bekannten Sublanze, entnommen.
Der die Probe oder die Proben aufnehmende Teil der Lanze besteht im wesentlichen
aus einer Papphülse, die endseitig mit Keramikplättchen abgeschlossen ist und im
mittleren Bereich Mffnungen aufweist. Im Inneren be-
findet sich
mindestens ein unter Vakuum stehendes Glasröhrchen. Wird die Lanze in die Schmelze
getaucht, platzt das Glasröhrchen, so daß durch die Mffnungen eine Schmelzprobe
in das Innere der Papphülse durch das Vakuum gesaugt wird. Die Probe erstarrt dabei,
worauf die Lanze aus der Schmelze gezogen und die Papphülse abgetrennt wird. Die
gegebenenfalls noch glühende Probe wird dann von Hand entschalt und in eine Kartusche
einer Rohrpostanlage gesteckt.
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Diese Kartusche besteht aus sehr vielen Einzelteilen und stellt ein
relativ teures Element der Rohrpostanlage dar.
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Die gefüllte Kartusche wird von Hand in die Sendestation der Rohrpostanlage
gelegt; dann erfolgt der automatische Transport durch das Rohrsystem bis zur Empfangsstation.
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Dort wird die Kartusche entnommen, geöffnet und die Probe entfernt.
Danach schließt man die Kartusche wieder, legt sie in die Empfangsstation, die nunmehr
als Sendestation fungiert, worauf die leere Kartusche automatisch zur Ausgangsstation
zurückgeschickt wird. Letzterer muß die Kartusche von Hand entnommen und geöffnet
werden; erst danach ist sie wieder füllbereit.
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Dieser bekannte Probentransport in Hüttenwerken arbeitet relativ langsam,
weil das Füllen und Entleeren sowie das Hin- und Hersenden der relativ schweren
Kartuschen viel Zeit und Energie verbrauchen. Zur Erhöhung der Geschwindigkeit der
Probenversendung ist bekannt, ein Mehrrohrsystem zu verwenden, wobei zumindest eine
Sendeleitung und eine Rücktransportleitung zur Verfügung stehen. Eine solche Anlage
kann jedoch allenfalls eine schnellere Probenfolge ermöglichen, sie entbindet jedoch
nicht von der manuellen Arbeit des Füllens und Entleerens der Kartuschen. Hinzu
kommt, daß eine Mehrrohranlage einen erheblich höheren
Aufwand an
Anlagenelementen erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Rohrpostanlage zur Versendung schwierig
handhabbarer Proben, insbesondere für Schmelzproben in Hüttenwerken zu schaffen,
die einfach aufgebaut ist und schneller als bekannte Anlagen sowie automatisch arbeiten
kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
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Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Rohrpostanlage,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Treibkolben, Fig. 3 schematisch die Ausführungsform
eines Lufta,b,c umschaltventils sowie verschiedene Stellungen des Steuerkolbens,
Fig. 4 schematisch eine Seitenansicht der Sendestation, Fig. 5 schematisch eine
Draufsicht auf die Sendestation, Fig. 6 schematisch eine Vorderansicht der Empfangsstation,
Fig. 7 schematisch eine Seitenansicht der Empfangsstation.
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Die abgebildete Anlage arbeitet nach dem Einrohrprinzip.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Prinzip beschränkt. Es können
selbstverständlich auch Mehrrohranlagen nach der Erfindung betrieben werden.
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Eine erfindungsgemäße Rohrpostanlage zum schnellen Transport, insbesondere
von Metallproben in Hüttenwerken von z.B. der Konverterbühne zum Labor, weist die
Sendestation 1, die Empfangsstation 2 sowie das zwischen den Stationen angeordnete
Fahrrohr 3 auf.
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Die Sendestation 1 ist über eine Luftleitung 4 mit einem Luftumschaltventil
5 verbunden, an das, wie an sich bekannt, die Saugleitung 6 und die Druckleitung
7 eines Gebläses 8 angeschlossen sind.
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Vorzugsweise steht die Empfangsstation 2 über eine Absaugleitung 9
mit einem Absaugventilator 10 in Verbindung, an den ein Zyklon 11 angeschlossen
ist. Dieses Absaugsystem saugt Staub oder andere Verunreinigungen aus der Rohrpostanlage,
insbesondere aus der Empfangsstation 2 und scheidet die Verunreinigungen durch den
Zyklon 11 ab, so daß die Anlage störungsfrei arbeiten kann.
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Eine Luftansaugleitung 12 ist kurz vor der Empfangsstation 2 an das
Fahrrohr 3 angeschlossen. Die Leitung 12 ist vorzugsweise über ein Spezial-T-Stück
mit erweitertem Querschnitt angeschlossen. Die Sendestation 1 wird von einem Luftabzweig
3 a überbrückt, der die Luftleitung 4 mit dem Fahrrohr 3 verbindet. In dem Luftabzweig
3 a und in der Luftleitung 4 befindet sich jeweils eine Motorabsperrklap-
pe
13 a, b. Die in der Luftleitung 4 befindliche Motorabsperrklappe ist dabei zwischen
der Abzweigstelle des Luftabzweigs 3 a und der Sendestation vorgesehen.
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Nach der Erfindung wird zum Transport der Probe 14 ein Treibkolben
15 verwendet. Der Treibkolben 15 treibt die Probe 14 aus der Sendestation 1 durch
das Fahrrohr 3 vor sich her in die Empfangsstation 2, wobei der Treibkolben 15 vorzugsweise
vor der Empfangsstation 2 automatisch abgefangen und zurückgesendet wird. Dabei
fällt die Probe 14 infolge der Schwerkraft in die Empfangsstation 2.
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Zweckmäßigerweise ist der Treibkolben 15 gemäß Fig. 2 aufgebaut und
besteht aus dem Distanzrohr 16, an dem einendig der Flansch 17 und anderendig der
Flansch 18 befestigt ist. Am Flansch 17 ist ein Kunststoffgrundkörper 19 angeschraubt,
wobei ein durch das Distanzrohr 16 gehender Gewindebolzen einer Gewindeschraube
20 in eine entsprechende Bohrung 21 des Grundkörpers 19 eingeschraubt ist. Der Grundkörper
19 trägt flanschseitig auf einem Zapfen 23 einen kreisrunden Filzkopf 22. Am anderen
Ende des Grundkörpers 19 ist vor Kopf ein weiterer Filzkopf 24 vorgesehen, der vorzugsweise
mittels Schrauben 25 angeschraubt ist. Der zylindrische Grundkörper 19 erweitert
sich radial, ausgehend vom Zapfen 23, stufenförmig, wobei auf der Stufe 26 vorzugsweise
mit Radial- und Axialspiel eine Gleitscheibe 27 aus Kunststoff, vorzugsweise aus
Polyamid sitzt.
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ber die Endstufe 28 des Grundkörpers 19 ist ein Kontaktring 29 ohne
Spiel gestülpt, der elektrische Kontakte auslösen soll.
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Am Flansch 18 des Distanzrohrs 16 sitzt mindestens eine
scheibenförmige
Drahtbürste 30. Im dargestellten Beispiel sind zwei Bürsten abgebildet. Die Drahtbürsten
30 sind in an sich bekannter Weise jeweils zwischen zwei Klemmbacken 31 eingeklemmt,
die auf dem Schraubenbolzen der Schraube 20 stecken und über eine Distanzscheibe
32 auf Abstand gehalten werden. Mit einer Scheibe 33, in deren Bohrung 34 der Schraubenkopf
35 der Schraube 20 einFcsenkt.
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ist,. werden die Bürsten 30 gegen den Flansch 18 gepreßt und gehaltert.
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Die scheibenförmigen Filzköpfe 22 und 24 sowie die Gleitscheibe 27
entsprechen im Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Fahrrohrs 3. Die Bürsten
30 weisen einen etwas größeren Außendurchmesser auf. Die Scheibe 33 besteht vorzugsweise
aus feuerfestem Material. Der Treibkolben wird in das Fahrrohr 3 gebracht hinter
die zu befördernde Probe 14, wobei die Probe 14 an der Scheibe 33 anliegt. Das Treibmittel
greift am Kolbenteil 36 des Treibkolbens 15 an, wobei entweder ein Unterdruck (Saugluft)
oder eine berdruck (Druckluft) angelegt wird und treibt den Treibkolben mit der
Probe durch das Fahrrohr bis vor die Empfangsstation 2. Dort wird der Treibkolben
aufgefangen und mit dem Treibmittel wieder in die Sendestation 1 zurückgeschickt,
während die Probe in die Empfangsstation 2 vorzugsweise lediglich unter Einwirkung
der Schwerkraft gleitet. Die Bürsten 30 halten dabei das Fahrrohr von Verunreinigungen
frei. Letztere gelangen in die Empfangsstation und werden dort zum Teil vom Absaugsystem
9,10 und 11 aus der Anlage entfernt.
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Die Empfangsstation 2 (Fig. 6 und 7) besteht zweckmaßigerweise aus
dem Kastenoberteil 37 und dem Kastenunterteil
38. Das Kastenoberteil
37 weist oben den Fahrrohranschluß 39 und mittig den Absaugstutzen 110 für die Absaugleitungen
9 auf. Im unteren Bereich der Empfangsstation 2 befindet sich eine Schublade 111,
in die die Probe 14 aus dm Fahrrohranschluß 39 und aus der die Probe entnommen werden
kann. Der Schubladenboden ist vorzugsweise rostartig ausgebildet, so daß Verunreinigungen
in das Kastenunterteil 38 fallen können, aus dem sie zeitweise entfernt werden.
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Die Sendestation 1 (Fig. 4 und 5) ist ebenfalls zweckmäßigerweise
kastenförmig ausgebildet und ist mit einem Probeneinwurfrohr 112 verbunden, in das
die von der Sublanze automatisch abgetrennte, gegebenenfalls automatisch von der
Pappe und den Kramikplättchen und sonstigen Teilen des Probennahmeteils der Sublanze
befreite Probe eingebracht wird. Die Probe kann aber auch von Hand in den Stutzen
113 geworfen werden. "ber den Einwurfstutzen 44 gelangt die Probe in das Schwenkrohr
45, das dann unter dem Einwurfstutzen 44 angeordnet ist. Das Schwenkrohr 45 ist
im Kastenoberteil 116 schwenkbar gelagert. Hierzu dienen die Lagerzapfen 47, die
in entsprechenden Achslagern am Boden und an der Decke des Kastenoberteils lagern
und in je einem waagerecht angeordneten Schwenkarm 48 bzw. 48a fest sitzen.
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Jeder Schwenkarm 48 bzw. 48a ist einendig mit dem Schwenkrohr LIS
fest verbunden. Der Schwenkarm 48a ist zweiarmig ausgebildet und anderendig schwenkbar
mit einem Kolbenkopf 49, einer Kolbenstange 50, einer ebenfalls schwenkbar am Kasten
46 angeordneten Kolbenzylindereinheit 51 verbunden.
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Die Kolbenzylindereinheit 51 schwenkt das Schwenkrohr 45 zur Aufnahme
einer Probe 14 unter den Einwurfstutzen 44 und anschließend nach Aufnahme der Probe
unter Fahrrohrstutzen 52, wobei die Mffnungen des Schwenkrohrs 115 bündig
mit
der Decke und dem Boden des Kastens 46 abschließen, so daß die Probe 14 störungsfrei
verschwenkt werden kann.
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Axial unter dem Fahrrohrstutzen 52 ist im Kastenunterteil 53 eine
rohrförmige Treibkolbenrampe 54 vorgesehen, die den Treibkolben 15 in seiner Ausgangsstellung
(Fig. 11) lagert, so daß die Oberfläche der Scheibe 113 kurz unter dem Boden des
Kasten 46 zu liegen kommt und die Probe 14 auf der Oberfläche der Scheibe 33 aufsitzen
kann. In axialer Verlängerung der Rampe 54 nach unten befindet sich im Boden des
Kastenunterteils 53 der Druckluftstutzen 55, an den die Leitung 4 angeschlossen
ist.
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Die Luftleitung 4 führt zum Luftumsch'i1tvent1] 5. Nach einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung (Fig. 3 a,b,c) besteht das Ventil 5 aus dem Gehäuse
56, das auf der einen Seite einen Ansaug- und Ausblasstutzen 57 und auf der gegenüberliegenden
Seite nebeneinander jeweils schräg unter dem Stutzen 57 einen Druckluftstutzen 58
und einen Saugluftstutzen 59 besitzt. Kopfseitig ist ein Fahrrohranschluß 60 vorgesehen.
Im Inneren des Gehäuses 56 ist ein Steuerkolben 61 hin- und herfahrbar angeordnet.
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Endseitig sitzen auf dem zylinderförmigen Kolbenkörper 62 Ringstege
63 mit Dichtringen 64, die dichtend an der Innenwandung des Gehäuses anliegen. Durch
die Anordnung der Ringstege wird eine Kammer 65 gebildet, durch die die Luft streichen
kann, ohne daß sie durch die Dichtringe 64 in den Nebenraum des Gehäuses dringen
kann.
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Der Kolbenkörper 62 ist im übrigen, wie dargestellt, vorne und hinten
offen ausgeführt und ist auf der dem Fahrrohrstutzen 60 gegenüberliegenden Seite
über Antriebsstangen
66, die den Gehäuseboden 67 gleitbar durchgreifen,
mit einem Joch 68 verbunden, das mit einer Kolbenstange 69, einer Kolbenzylindereinheit
70 in Verbindung steht, so daß über die Kolbenzylindereinheit 70 der Steuerkolben
61 im Gehäuse 56 hin- und hergefahren werden kann.
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Der Stutzen 58 ist mit der Druckluftleitung 7, Stutzen 59 mit der
Saugleitung 6 und Stutzen 60 mit der Luftleitung 4 verbunden; der Stutzen 57 führt
ins Freie. Entsprechend den in den Fig. 3 a,b und c dargestellten Positionen ergeben
sich die durch die Pfeile gekennzeichneten Funktionen des Luftumschaltventils. Bei
der Stellung gemäß Fig 3a befindet sich Saugluft im Fahrrohr 3 (Pfeile D und P..
Die Luft nimmt den Weg über D,A,B,C. Nach Fig. 3b ist das Fahrrohr 3 drucklos. Die
Luft geht von B über A oder C. Bei Stellung des Steuerkolbens 61 in Fig. 3c befindet
sich Druckluft im Fahrrohr. Die Luft geht über B direkt nach D.
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Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Steuerventils können somit sehr
schnell die Bedingungen im Fahrrohr verändert werden, wobei im Falle der Fig. 3a
die Saugluft über die Luftansaugleitung 12 aus der Außenatmosphäre entnommen wird.
Im Falle der Stellung nach Fig. 3c ist das Ventil 13 geschlossen.
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Zur Steuerung der Rohrpostanlage sind entsprechende elektrische Anlagen
vorgesehen, die z.B. mittels Kontaktgebern 71 gesteuert werden.
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Die Rohrpostanlage arbeitet vollautomatisch. Das bedeutet, daß die
vom Sondenmanipulator (Sublanze) abgetrennten Probenköpfe
ohne
menschlichen Eingriff ins Expreßlabor gefördert werden können. Das Einlegen der
Sondenköpfe in Förderbüchsen sowie auch das Herausnehmen an der Empfangsstation
entfällt, da die Förderung büchsenlos erfolgt.
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Der abgetrennte Probenkopf gelangt durch freien Fall über ein Rohr.
in den "automatischen Probeneinwurf" der Sendestation. Diese wird auf der Konverterbühne
aufgestellt, so daß auch Sondenköpfe oder Proben in den manuellen Probeneinwurf"
von Hand eingeworfen werden können, wenn die Proben bei gekipptem Konverter genommen
werden.
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Jede eingegebene Probe oder auch jeder eingegebene Probenkopf, egal
ob automatisch oder von Hand eingeworfen, betätigt einen berührungslosen Kontakt
im Einführungsrohr der Sendestation, wodurch die Rohrpostanlage automatisch betätigt
wird. Hierzu gehört die Einschaltung des Fördergebläses, das Einführen der Probe
in das Fahrrohr von der Sendestation zum Expreßlabor, die Steuerung des Luftumschaltventils.
Bei Betätigung des berührungslosen Fahrrohrkontakes vor der Empfangsstation wird
das Luftumschaltventil umgesteuert. Die Abschaltung des Gebläses erfolgt sobald
der Treibkolben wieder in der Betriebsstation angelangt ist. Gleichzeitig wird die
Sendestation wieder in die Sendebereitschaftsposition überführt.
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Der Treibkolben wird mit Gebläsedruck durch das Fahrrohr getrieben
und schiebt dabei die Probe oder den Probenkopf einer Sonde vor sich her. Vor der
Empfangsstation ist ein berührungsloser Kontakt angebracht, der durch den Treibkolben
betätigt
wird. Dieser Kontakt betätigt das Luftumschaltventil, wodurch der Druck im Fahrrohr
zusammenbricht und ein Vakuum aufgebaut wird. Der Treibkolben wird somit durch den
atmosphärischen Druck von der Empfangsstation her in die Sendestation getrieben,
während die Probe/der Probenkopf infolge ihrer/seiner kinetischen Energie bis in
die Empfangsstation geschleudert wird.
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Das Schema des mechanischen Teiles der Rohrpostanlage geht aus der
vereinfachten Zeichnung (Fig. 1) hervor. Die mechanischen Bewegungen der Umschaltventile
und die Schwenkbewegungen in der Sendestation werden pneumatisch angetrieben und
über Magnetventile angesteuert. Alle übrigen Steuerfunktionen sind rein elektrisch.
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In der Sendestation ist ein Fahrrohrteil schwenkbar eingebaut und
zwar so, daß es zwei Stellungen einnehmen kann, einmal wie gezeichnet im Zug des
Fahrrohrs und einmal mittig unter dem Probeneingaberohr. Die Schwenkbewegungen werden
pneumatisch gesteuert.
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Die ankommenden Proben/Probenköpfe fallen durch den oberen Stutzen
der Empfangsstation in einen Schacht, unter dem jeweils eine Schublade angeordnet
ist. Die Schublade hat als Boden einen Grill, durch den grober Schmutz in einen
darunter befindlichen Sammelbehälter abgeführt wird. Zur Entnahme der Probe wird
die Schublade nach vorn gezogen.
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Die geschlossenen Stellungen der Schubladen werden durch Endschalter
überwacht. Kontrollampen zeigen an, wenn eine Probe angekommen ist. Die Signalleuchte
wird abgeschaltet, sobald die Schublade nach der Entnahme der Probe wieder geschlossen
ist. Anfallender Staub in der Empfangsstation
wird über einen Absaugventilator
abgesaugt und abgeführt.
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Als Fahrrohre werden nahtlos gezogene Präzisionsstahlrohre verwendet.
Die Fahrrohrtrasse verbindet den Fahrrohrausgang an der Sendestation mit dem Eingang
in die Empfangsstation im Expreßlabor.
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Der Rücktransport des Treibkolbens wird über den Kontaktgeber 71 eingeleitet,
der vor der Empfangsstation 2 im Labor installiert ist. Seine Entfernung von der
Empfangsstation hängt von der Fahrgeschwindigkeit des Treibkolbens ab. In der Regel
sollte sie etwa das Zwei- bis Dreifache der Strecke betragen, die der Treibkolben
pro Sekunde zurücklegt. Nach Betätigen dieses Kontaktes 71 wird über das Luftumschaltventil
5 die Anlage auf Vakuum geschaltet, die Motorabsperrklappen 13 a, b werden umgeschaltet,
und zwar Klappe 13 a von geöffnet auf zu und Klappe 13 b von zu auf geöffnet, und
die Fahrluft wird vor der Sendestation im Betrieb über den Luftabzweig 3 a abgesaugt.
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Nachdem der zurückfahrende Treibkolben einen weiteren Kontaktgeber
71 kurz vor dem Luftabzweig 3 a passiert hat, schalten zeitverzögert die beiden
Motorabsperrklappen 13 a, b wieder in die ursprüngliche Stellung um, so daß der
Treibkolben gebremst in die Sendestation eingefahren wird. Wenn der Treibkolben
seine Endlage in der Treibkolbenrampe 54 erreicht hat, wird über den Kontaktring
seine Endstellung gemeldet, und der Kolbenkörper 62 fährt wieder in Probenempfangsstellung.
Nach Erreichen dieser Position wird die Anlage umgeschaltet und die Bereitschaft
für einen neuen Transport gemeldet.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Probentransportgeschwindigkeiten
von
40 bis 60 m/sek. erreicht. Der Rücktransport des Treibers erfolgt etwa mit einer
Geschwindigkeit von 15 bis 20 m/sek.