DE4337627C1 - Vorrichtung zum Aufnehmen, Transportieren und Aufbewahren einer Materialprobe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen, Transportieren und Aufbe­ wahren einer Materialprobe, bestehend aus einem rotationssymmetrischen, im wesentlichen zylindrischen Behälter mit einer auf- und abschraubbaren Verschluß­ kappe, worin ein zum Behälter koaxial verschließbarer Befüllungskanal vorhanden ist, wobei in der Verschlußkappe eine den Befüllungskanal kreuzende Walze drehbar gelagert ist, welche eine dem Querschnitt des Befüllungskanals angepaßte radiale Bohrung aufweist, und wobei die Walze mit ihrer Bohrung aus einer Schließ­ stellung in eine Offenstellung verdrehbar ist, bei der die Bohrungsachse mit der Mittelachse des Befüllungskanals fluchtet.

Bei derartigen, beispielsweise aus der DE 83 21 594 U1 und der DE-OS 16 07 904 bekannten Vorrichtungen dient der Behälter zum Aufnehmen, Transportieren und Aufbewahren von Verbrauchsmaterial, wobei ein in der Verschlußkappe integrierter Kipphebel eine Längsbohrung aufweist. In seinen beiden Endstellungen verschließt der Kipphebel eine Entnahmeöffnung bzw. gibt diese frei, indem die Längsbohrung im Kipphebel mit der Entnahmeöffnung fluchtet.

Aus der FR 2 167 423 ist gleichfalls eine derartige Vorrichtung bekannt, wobei der einerseits walzenförmig ausgebildete Kipphebel durch einen zusätzlichen Mechanis­ mus betätigt wird. Dieser besteht aus einem außenseitig verzahnten Stellrad, dessen Zähne mit auf einem Mantelsegment der Kipphebelwalze vorgesehenen Zähnen kämmen.

Weiterhin ist aus der DE 34 00 660 A1 ein Verschlußkopf für Behältnisse bekannt, der aus einem Lagergehäuse mit einer hohlkugelförmigen Aufnahmekammer und einem kugelförmigen Ventilkörper besteht. Der mit einem zentralen Durchgangs­ kanal versehene Ventilkörper weist einen Handbetätigungsvorsprung auf und kann damit zwischen einer Offenstellung und einer Verschlußstellung verschwenkt werden.

Schließlich ist aus der US 2,652,177 ein Behälterverschluß bekannt, bei dem ein Ventil gegen die Wirkung einer Feder geöffnet werden kann. Wie bei allen vor­ stehend beschriebenen Vorrichtungen erfolgt aber auch hierbei der Öffnungsvor­ gang unabhängig davon, ob das Ventil beispielsweise an eine Fülleitung ange­ schlossen ist oder nicht.

Einem Materialfluß zu Probezwecken entnommene Materialproben müssen eine ebenso spontane Befüllung wie Entleerung des Behälters ermöglichen, ohne daß die Gefahr besteht, daß Teile der Materialprobe nicht oder Fremdbestandteile zusam­ men mit der Materialprobe in den Behälter gelangen. Im ersten Falle wird die Materialprobe quantitativ und im zweiten Falle sogar qualitativ verfälscht, was zu einer nicht repräsentativen Probe führt, so daß deren Analyse Werte liefert, die von denen des Materials im übrigen erheblich abweichen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschrie­ benen Art zu schaffen, deren Behälter sich unter hermetischen Abschluß mit einer Materialprobe spontan befüllen läßt und aus dem die Materialprobe ebenso spontan restlos entnehmbar ist. Eine zeit- und arbeitssparende Befüllung und Entleerung von Behältern für Materialproben ist um so bedeutender als bei zahlreichen Materialver­ arbeitungsprozessen laufend aus dem dazu angelieferten Materialstrom eine erheblich hohe Anzahl Proben zu entnehmen ist, die hermetisch verschlossen auf möglichst schnellem Wege einem Labor zuzuführen sind, in dem die Proben analy­ siert werden müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ausgegangen, welche erfindungsgemäß die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale aufweist.

Durch die den Befüllungskanal in an sich bekannter Weise kreuzende, drehbar in der Verschlußkappe gelagerte Walze ist in deren Ausgangsstellung ein Querschnitt des Befüllungskanals vollständig abgesperrt und somit der Behälter bei aufge­ schraubter Verschlußkappe dicht verschlossen. Erst durch eine Drehbewegung der Walze um vorzugsweise 90° fluchtet die radiale Bohrung in der Walze mit der Mittelachse des Befüllungskanals und gibt diesen frei. Der für die Drehbewegung der Walze mit dieser kraftschlüssig verbundene federbelastete Stößel hält in seiner Ausgangsstellung die Walze ihrerseits in ihrer Ausgangs­ stellung. Der Stößel ist so angeordnet, daß auf dessen der Walze abgewandtes Kopfstück eine dem Befüllungskanal angepaßte Mündung einer Fülleitung aufpreß­ bar ist. Mit dieser läßt sich der Stößel so betätigen, daß erst bei dichtem Anschluß der Fülleitungsmündung die Walzenbohrung mit der Mittelachse des Befüllungs­ kanals fluchtet und der Befüllungskanal spontan wieder verschlossen wird, so wie sich die Fülleitung entfernt. Vor und nach dem Befüllvorgang ist der Behälter somit ständig automatisch verschlossen und läßt sich in diesem Zustand beispiels­ weise rohrpostartig von einer Probeentnahmestelle bis zu einem unter Umständen auch weit entlegenen Labor transportieren. Dort kann die Verschlußkappe vom Behälter abgedreht und durch einen aufdrehbaren Deckel ersetzt werden, worauf die Verschlußkappe zur erneuten Verwendung der Probeentnahmestelle zugeführt werden kann, so daß nicht jeder Behälter für eine längere Zeit mit der erfindungs­ gemäßen Verschlußkappe versehen bleiben muß.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Walze auf einer Seite verdrehfest mit einem Ritzel versehen, das mit einer auf einer Längsseite des Stößels angeformten Zahnstange im Eingriff steht.

Diese Ausgestaltung begrenzt die nach Art eines Hahnenkückens ausgebildete Absperreinrichtung für den Befüllungskanal auf wenige Bauteile, nämlich die Walze, welche mit dem Ritzel einstückig gefertigt sein kann, den Stößel, welcher mit der Zahnstange gleichfalls einstückig ausgebildet sein kann, und die Feder, mit welcher der Stößel und durch diesen die Walze selbsttätig in die Ausgangsstellung zurück­ überführt wird.

Vorzugsweise ist nach einer weiteren Ausgestaltung die Walze auf einer Stirnseite mit einer sich in einem Bogen von 90° um die Walzenachse erstreckenden Nut versehen, in welche ein die Drehbewegung der Walze begrenzender Stift eingreift, der starr in der Verschlußkappe gehalten ist.

Durch diese Ausgestaltung läßt sich die Walze selbsttätig in einer definierten Verschlußstellung halten und durch eine Betätigung des Stößels gegen die Wirkung der Feder in eine ebenso definierte Offenstellung überführen, aus der bei Entlastung des Stößels die Walze erneut die definierte Verschlußstellung einnimmt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet das Kopfstück des Stößels einen Kragen, gegen den sich die in der Verschlußkappe integrierte Feder abstützt.

Durch diese Ausgestaltung ist der Stößel einerseits über sein Kopfstück so lange axial verlagerbar, bis infolge der Axialverschiebung des Stößels die Stirnseite des Kopfstückes bündig mit einem Randbereich des Befüllkanals abschließt und der Stößel andererseits dem Druck der Feder ausgesetzt bleibt, die gegen den Kragen des Kopfstückes angepreßt ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Bohrung in der Walze einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser eines in Befüllungsrichtung ersten Teilstückes des Befüllungskanals vor der Walze und einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser eines in Befüllungsrichtung zweiten Teilstücks des Befüllungskanals hinter der Walze.

Diese Ausgestaltung gewährleistet, daß bei geöffnetem Befüllungskanal der Kanalquerschnitt an keiner Stelle über die Kanallänge und insbesondere auch nicht im Bereich der Walzenbohrung eine Verengung aufweist, so daß Ablagerungen von Probenpartikeln innerhalb des Befüllungskanals vermeidbar sind.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Behälter mit einem ab­ schraubbaren Boden versehen, in dem konzentrisch ein Spülventil eingesetzt ist.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, durch Anschluß zum Beispiel einer Druck­ luftleitung, die Entleerung des Behälters zu beschleunigen und zu intensivieren, so daß der Behälter vollständig frei von Restmengen des Probenmaterials seiner erneuten Verwendung zugeführt werden kann. Der mit einem Gewinde versehene abschraubbare Boden ermöglicht in einfacher Weise gründliche Inspektionen des Behälterinnenraums und insbesondere auch des Spülventils.

Damit der Spülvorgang auch über die Bodeninnenseite des Behälters wirksam ist und sich von dort aus über die gesamte Mantelinnenseite des Behälters erstreckt, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Spülventil einen im Innern des Behälters angeordneten kegelförmigen Verschlußkörper mit einer konkav ausgebildeten Basisseite aufweist, welche im Boden des Behälters vorgesehene Spülkanäle überlagert.

Durch diese Anordnung und Ausbildung des Verschlußkörpers wird das über die Spülkanäle in den Behälter eingeleitete Spülmedium umgelenkt und zunächst gegen die Bodeninnenseite des Behälters gerichtet, die das Spülmedi­ um sodann erneut umlenkt, so daß es alle Innenflächen des Behälters gründlich beaufschlagen kann.

Schließlich sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Verschlußkör­ per auf einem Zapfen befestigt ist, der in einer Bodenbohrung gelagert und in eine Bodenausdrehung hineinragt, in welche eine den Zapfen umgebende Druckfeder angeordnet ist, die am Zapfen eine den Verschlußkörper in Schließstellung haltende Kraft ausübt.

Diese Ausgestaltung ermöglicht nicht nur eine in ihrem Aufbau einfache Spülventil­ ausbildung, sondern auch eine Gestaltung des Behälterbodens mit einer ebenen, vorsprungsfreien und somit sicheren Standfläche für den Behälter. Auch ist da­ durch die Beschädigungsgefahr von mit hoher Geschwindigkeit aufeinanderfolgen­ der, nach Art eines Rohrpostsystems beförderter Behälter erheblich reduziert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Behälters,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Verschlußkappe,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch den Boden.

Die Vorrichtung besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Behälter 1 mit einer auf- und abschraubbaren Verschlußkappe 2 und einem gleichfalls auf- und abschraubbaren Boden 3.

Zwischen radial über den Mantel des Behälters 1 und den Boden 3 vorstehenden Ringwulstpaaren 4 bzw. 5 sind nicht dargestellte elastische Dichtungsmanschetten einsetzbar, so daß die Vorrichtung zum Transport mittels einer konventionellen Rohrpostanlage geeignet ist.

Die Verschlußkappe 2 weist einen koaxial ausgerichteten Befüllungskanal 6 auf. Eine in der Verschlußkappe 2 drehbar gelagerte Walze 7 kreuzt die Mittelachse des Befüllungskanals 6 und versperrt diesen in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Wal­ zenposition. Die Walze 7 ist mit einer radialen Bohrung 8 versehen, deren Durch­ messer gleich groß oder größer ist als der Durchmesser des oberen Teilstücks des Befüllungskanals 6 und gleich groß oder kleiner ist als der Durchmesser des unte­ ren Teilstücks des Befüllungskanals 6. Nach einer Drehbewegung der Walze 7 um 90° fluchtet die Achse der Bohrung 8 mit der des Befüllungskanals 6, so daß in dieser nicht dargestellten Position die Walze 7 den Strömungsdurchgang des Befüllungskanals 6 in keiner Weise einengt.

Zur Fixierung der Walze 7 in der Absperrstellung ebenso wie zur Verdrehung der Walze 7 um 90° in die Offenstellung ist eine Stirnseite der Walze 7 mit einem Ritzel 9 versehen, das mit einer Zahnstange 10 kämmt, die Bestandteil eines Stößels 11 ist, der in einer Bohrung der Verschlußkappe 2 verschiebbar gelagert ist. Mit einem Kopfstück 12, in dem eine Ringnut 13 zur Aufnahme einer Dichtung vorgesehen ist, steht der Stößel 11 in den Eintrittsbereich des Befüllungskanals 6 vor und wird in dieser Stellung durch eine Feder 14 gehalten, die auf Druck vor­ gespannt ist und sich einerseits gegen die Rückseite des Kopfstückes 12 und andererseits gegen eine Ringfläche abstützt, die einen die Feder 14 aufnehmenden Ringraum begrenzt, der durch eine Bohrung in der Verschlußkappe 2 und durch den Stößel 11 definiert ist.

Wie in Fig. 1 erkennbar, ist in einer in der Verschlußkappe 2 eingesetzten Lager­ platte 15 für die Walze 7 deren Stirnseite gegenüberliegend ein Stift 16 eingelas­ sen, der in eine sich über 90° erstreckende kreisbogenförmige Nut in der Walzen­ stirnseite hineinragt und somit die Drehbewegung der Walze 7 auf 90° begrenzt.

Wird auf das Kopfstück 12 des Stößels 11 eine Druckkraft ausgeübt, indem beispielsweise auf die Stößelstirnseite die Mündung einer Fülleitung aufgepreßt wird, verschiebt sich der Stößel 11 nach unten und dreht die Walze 7, bis die Bohrung 8 mit dem Befüllungskanal 6 fluchtet, da in dieser Walzenstellung der Stift 16 gegen ein Ende der kreisbogenförmigen Nut in der Walze 7 anschlägt und eine Fortsetzung der Walzendrehbewegung verhindert. Unterdessen ist die Mündung der Fülleitung dicht mit der Eintrittsseite des Befüllungskanals 6 verbunden, so daß der Befüllvorgang des Behälters 1 unbehindert und verlustfrei erfolgen kann. Bei Entfernung der Fülleitung wird der Befüllungskanal 6 durch die Rückverdrehung der Walze 7 mit Hilfe der Kraft aus der Feder 14 spontan wieder verschlossen.

Konzentrisch im auf- und abschraubbaren Boden 3 ist ein Spülventil 17 integriert, das einen im Innern des Behälters angeordneten Verschlußkörper 18 aufweist. Dieser ist - wie insbesondere Fig. 3 zeigt - kegelförmig ausgebildet und hat eine im wesentlichen konkave Basisseite. Damit deckt der Verschlußkörper 18 die Aus­ trittsöffnung von im Boden 3 vorgesehenen Spülkanälen 19 ab. Gehalten wird der Verschlußkörper 18 auf einem bodenseitig vorstehenden Zapfen 20, der durch eine Führungsbohrung im Boden 3 in eine Bodenausdrehung 21 hineinragt. Der Ver­ schlußkörper 18 wird durch eine auf den Zapfen 20 aufgeschobene Druckfeder 22, die sich einerseits gegen eine Ringstufe 23 der Bodenausdrehung 21 und andererseits über eine Ringscheibe 24 gegen eine auf den Zapfen 20 aufgedrehte Gewindemut­ ter 25 unter Vorspannung abstützt.

Mit dem Überdruck eines durch die Spülkanäle 19 geleiteten Spülmediums läßt sich gegen die Wirkung der Druckfeder 22 der Ventilkörper 18 anheben und dadurch das Spülventil 17 öffnen. Das Spülmedium wird durch die Basisseite des Ver­ schlußkörpers 18 umgelenkt, trifft auf die Bodeninnenseite des Behälters 1 und wird durch deren ringförmig umlaufende konkave Ausbildung erneut umgelenkt und beaufschlagt sodann die vollständige Mantelinnenseite des Behälters 1. Auf diese Weise ist eine gründliche Abreinigung des Behälterinnern von etwa anhaftenden Resten einer Materialprobe zu gewährleisten.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Aufnehmen, Transportieren und Aufbewahren einer Materialprobe, bestehend aus einem rotationssymmetrischen, im wesentlichen zylindrischen Behälter mit einer auf- und abschraubbaren Verschlußkappe, worin ein zum Behälter koaxialer verschließbarer Befüllungskanal vorhanden ist, wobei in der Verschlußkappe eine den Befüllungskanal kreuzende Walze drehbar gelagert ist, welche eine dem Querschnitt des Befüllungskanals angepaßte radiale Bohrung auf­ weist, und wobei die Walze mit ihrer Bohrung aus einer Schließstellung in eine Offenstellung verdrehbar ist, bei der die Bohrungsachse mit der Mittelachse des Befüllungskanals fluchtet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verschlußkappe (2) ein kraftschlüssig mit der Walze (7) verbundener Stößel (11) axial verschiebbar gelagert ist, der in Schließstellung der Walze (7) mit einem Kopfstück (12) in den Eintrittsbereich des Befüllungskanals (6) vorsteht, wobei bei Ausübung einer Druckkraft auf das Kopfstück (12) des Stößels (11) dieser gegen die Wirkung einer Feder (14) in die Verschlußkappe (2) eindrückbar und dadurch die Walze (7) aus der Schließstellung in die Offenstellung verdrehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (7) auf einer Seite verdrehfest mit einem Ritzel (9) versehen ist, das mit einer auf einer Längsseite des Stößels (11) angeformten Zahnstange (10) im Eingriff steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (7) auf einer Stirnseite mit einer sich in einem Bogen von 90° um die Walzenachse erstreckenden Nut versehen ist, in welche ein die Drehbewegung der Walze (7) begrenzender Stift (16) eingreift, der starr in der Verschlußkappe (2) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (12) des Stößels (11) einen Kragen bildet, gegen den sich die in der Verschlußkappe (2) integrierte Feder (14) abstützt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (8) in der Walze (7) einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser eines in Befüllungsrichtung ersten Teilstückes des Befüllungskanals (6) vor der Walze (7), und einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser eines in Befüllungsrichtung zweiten Teilstückes des Befüllungskanals (6) hinter der Walze (7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) mit einem abschraubbaren Boden (3) versehen ist, in dem konzentrisch ein Spülventil (17) eingesetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülventil (17) einen im Innern des Behälters (1) angeordneten kegelförmigen Verschlußkörper (18) mit einer konkav ausgebildeten Basisseite aufweist, welche im Boden (3) vorgesehene Spülkanäle (19) überlagert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (18) auf einem Zapfen (20) befestigt ist, der in einer Bodenbohrung gelagert und in eine Bodenausdrehung (21) hineinragt, in welche eine den Zapfen (20) umgebende Druckfeder (22) angeordnet ist, die am Zapfen (20) eine den Verschlußkörper (18) in Schließstellung haltende Kraft ausübt.