DE8807926U1

DE8807926U1 - Vorrichtung zur Entnahme von Proben, insbesondere Wasserproben aus Abwasserkanälen, Bohrlöchern und dergleichen

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Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1989-07-20

Description

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Horst Brechmann Faßbinderweg 28

4800 Bielefeld 12 10

Vorrichtung zur Entnahme von Proben, insbesondere Wasserproben aus Abwasserkanälen, Bohrlöchern und dergleichen

25 Die Neuerung bezielU sich auf eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben, insbesondere Wasserproben aus Abwasserkanälen, Bohrlöchern, Entwässerungsschächten oder dergleichen mit einem, an einem Seil aufgehängten Entnahmebehälter.

³⁰ In Mülldeponien sind 1n regelmäßigen Abständen Wasserproben durchzuführen, einerseits um anhand der MUlisickerwasserproben den Abbauvorgang In den Einzelbauabschnitten zu kontroll leren, andererseits zur Ortung von Schäden des Dichtungssystems, wie Leckagen, Grundwassereinbrüche usw.,

³⁵ um rechtzeitig eine Gefährdung des Grundwassers zu vermeiden.

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Zu diesem Zweck sind auf Mülldeponien Brunnen angeordnet, die in der Regel Tiefen aufweisen, die 8 m weit überschreiter,.

Die Brunnenschächte, die Durchmesser von 80 cm bis 2 m haben können bestehen teilweise aus besonderen Betonringen, jedoch auch aus Kunststoffringen bzw. -rohren. Bei Abfalldeponien sind die Brunnenschächte mit Faulgasen, explosiven Gasen oder auch giftigen Gasen gefüllt. Dip Brunnenschächte sind vielfach auch in Folge ungleichförmiger Setzungen der Deponie und damit verbundenen seitlichen Schub zerstört oder weit aus der Senkrechten schiefgestellt. Aus diesem Grunde und auch wegen der agressiven Atmosphäre in Brunnenschächte" können dort Steigeisen zum Besteigen der Schächte nicht angebracht werden.

Auch Kanalnetze sind teilweise regelmäßig zu überwachen, in

jedem Fall hat es sich jedoch als erforderlich herausgestellt, daß Kanal netze im Bedarfsfall beispielsweise bei der Verfolgung einer Kontaminationswelle im Abwasserstrom eine möglichst schnelle u.id mit geringem Aufwand durchführbare Über-

^⁰ wachung bzw. Probennahme durchführen zu können. Insbesondere bei dem Verdacht einer Einleitung nicht zugelassener Stoffe bzw. bei "OeI-Giftalarm" in das Kanalnetz sind dort ebenfalls explosible Gase und auch Giftgase vorhanden.

In den beiden vorgeschilderten wesentlichen Fällen ist eine Entnahme von Wasserproben durch persönliche Bestellung gar nicht oder nur unter außerordentlich erschwerten Bedingungen möglich. Die 1n den Schacht einsteigende Person muß vollständig geschützt und mit Tauchretter versehen sein. Sie

³^ muß ständig gesichert sein und auch ständig Verbindung mit einer zweiten Person am Brunnenrand haben. Bei dem Besteigen von Brunnenschächten kann dies nur mit einer sogenannten Rettungsbombe mit Voll atemschutz erfolgen. Darüber hinaus 1st vorgeschrieben, daß beim Besteigen von Brunnen

³^ und Kanalnetzen,die explosible biw. giftige Gase enthalten können, vor und während der Besteigung eine ständige Bewetterung stattfindet. Auch dürfen keinerlei funxerzeugendg

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Metalle oder andere Materlallen die sich statisch aufladen können 1n den Schacht bzw. den Kanal eingebracht werden.

Da die Probennahme, von Personen durchgeführt nur mit auflerordentlichem hohem Aufwand und zwar auch zeitlichem Aufwand ausführbar 1st, kann sie auf Abfalldeponien nicht 1n den erwünschten engeren Zeltabständen, oft auch gar nicht regelmäßig erfolgen, eine überprüfung und Verfolgung der Einleitung nicht zugelassener Stoffe 1n ein Kanalnetz ist auf diese Welse ohnehin unmöglich. Es besteht jedoch die dringende

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und Verunreinigungen von Kanalnetzen aufgrund unzulässiger Einlassungen schnell und an den verschiedensten Stellen überwachen zu können, um den E1n1e1ter feststellen zu können.

Dazu ist es erwünscht die Entnahme von Wasserproben auch derart durchführen zu können, daß Wasser aus verschiedenen Schichten zu entnehmen 1st, u.a. unmittelbar unterhalb des Wasserspiegels, denn nur so läßt sich beispielsweise der Umfang einer unzulässigen Oeleinleitung 1n ein Kanalnetz fest stellen. Entnahmen von Wasserproben nach dem alten gattungs gemäßen Prinzip - Eimer am Seil - sind erkennbar in den hier beschriebenen Situationen nicht durchführbar. Die Explosionsgefahr läßt sich dabei nicht vermelden, das in einem offenen Behälter heraufgeholte Wasser schwappt beim Herausholen über, dabei gehen insbesondere die auf der Oberfläche schwimmenden leichteren Verunreinigungen wie OeI, Treibstoff o.dgl. verloren.

Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß damit

in allen Fällen eine leichte, schnelle und vor allem problemlose Entnahme von Wasserproben durchführbar ist, wobei in einfacher Weise auch die Entnahmetiefe der Wasserproben unterhalb dem Wasserspiegel vorbestimmt werden kann. 35

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'Zur Lösung dieser Aufgabe 1st eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art gekennzeichent durch einen bojenartigen Schwimmkörper mit Seilaufhängung, der aus zwei Schalentellen besteht, die wasserdicht lösbar zusammengesetzt sind, 1n dem ein Gefaß zur Probennahme gehaltert 1st, das einerseits an einen PUHschlauch angeschlossen 1st, der auf der Unterseite des Schwimmkörpers f¹·*»·* herausragt, andererseits mit einer Unterdruckquelle verbunden 1st, wobei Unterdruck an der Ansaugöffnung des FUlIschlauches von der Unterdruckquelle her erzeugt wird durch Öffnen eines Absperrventils, das bei Aufsetzen des Schwimmkörpers auf den Wasserspiegel geöffnet bzw. betätigt wird.

[)1e Ausbildung kann dabei derart getroffen werden, daß das Probenahmegefäß selbst die Unterdruckquelle 1st, also unter Unterdruck steht und das Absperrventil 1n den Füll schlauch zwischen dem Probenahmegefäß und der Ansaugöffnung angorndet 1st. Andererseits kann als Unterdruckquelle eine Vakuumflasche an das Probenahmegefäß angeschlossen sein oder eine Vakuumpumpe. Bei dieser Ausbildung 1st das Absperrventil zwischen Vakuumquelle und Probenahmegefäß angeordnet. Aufgrund der vorbeschriebenen Ausbildung der Vorrichtung läßt sich diese praktisch vollkommen geschlossen ausführen, so daß sie einerseits völlig explosionssicher ausgebildet ist, andererseits auch hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten kann, beispielsweise wenn ein Brunnenschacht starke Versetzungen oder teilweise Zerstörungen aufweist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Absperrventil mit einer schwerkraftabhängigen Betätigung in Zusammenwirken mit dem Wasserspiegel zum Öffnen und Schließen versehen. Diese schwerkraftabhängige Betätigung des Absperrventils spricht zweckmäßig auf eine Lageänderung, Insbesondere ein Kippen des Schwimmkörpers an. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß der Schwimmkörper den Schwimmerkörper eines Schwimmerschalters bildet. Für die schwerkraftabhängige Betätigung des Absperrventils ist zweckmäßig an den Hahn des Absperrventils ein radial abstehender Hebel mit Gewichtsbe-

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lastung angeordnet.

Insbesondere bei dieser Ausführung, die für einfache Einsatzzwecke ausreichend ist, wird ein selbstätiger Ablauf der Probennahme durch das Zusammenwirken des bojenartigen Schwimmkörpers mit der Wasserfläche durch "Aufschwimmen" erreicht und die Verwendung elektrischer Spannungen zur Betätigung irgendwelcher Vorgänge samt den damit verbundenen Sicherheitsvorrichtungen vermieden ist. Das Kippen des Schwfnimkörpers in einer bestimmten Richtung 1st sichergestellt durch

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Nach einer anderen AusfUhrungsform 1st das Absperrventil elektromagnetisch betätigt und dabei kann die schwerkraftabhängige Betätigung von einem Quecksilberschalter erzeugt sein. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform 1st das Absperrventil elektromagnetisch betätigt und wird von einem Kontaktpaar gesteuert, das unmittelbar neben der Ansaugöffnung des FülIschlauches außerhalb des Schwimmkörpers angeordnet ist. Für den Fall, daß das Probenahmegefäß mit einer Vakuumpumpe verbunden 1st kann diese von dem Absperrventil und/oder von seinen Betätigungskontakten gesteuert sein.

Insbesondere die letzte Ausführungsform mit an der Außenseite des Schwimmkörpers angeordnetem Kontaktpaar zur Steuerung des Absperrventils oder der Vakuumpumpe gibt die Möglichkeit die Tiefe der Probennahme unterhalb des Wasser-

₃_ spiegeis sehr fein einzustellen, so daß auch schon die aller obersten Schichten als Proben entnommen werden können.

Der Schwimmkörper kann eine zylindrische Form haben mit abgerundeten, vorzugsweise halbkugeligen Enden, die Enden können auch kegelig ausgebildet sein. Nach einer anderen Ausführungsform ist der Schwimmkörper aus zwei mit ihren stumpfen Enden gegeneinandergesetzten Kegeln gebildet. Insbesondere die letzt genannte Ausführungsform begünstigt ein Kippen des Schwimmkörpers beim "'«ufschwimmen", während die zylindrische

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Form sich besser für das senkrechte Eintauchen eignet.

Die Neuerung wird nachstehend anhand von Ausfuhrunqsbeispiel en mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Schwimmkörper der aus zwei

Kegeln zusammengesetzt ist, schematisch im Längsschnitt Fig. 2 einen Schwimmkörper entsprechend Fig. 1

schwimmend Fig. 3 einen Schwimmkörper in zylindrischer

Form schematisch im Längsschnitt

Fig. 4 einen Schwimmkörper entsprechend Fig. 3 '* schwimmend

Par Schwimmkörper nach den Fig. 1 und 2 ist aus zwei mit ihren Stumpen Enden gegeneinandergesetzten Kegeln gebildet. Der Schwimmkörper kann beispielsweise aus Edelstahl bestehen, mit

^tu einer Beschichtung auf der Außenfläche, die Funkenbildung oder statische Aufladung wirksam vermeidet. Die beiden Kegel 1 und 2 des Gehäuses können an ihrer Stoßstelle 3, also am größten Umfang wasserdicht lösbar miteinander verbunden sein, sie können beispielsweise mit einem Gewinde und entsprechenden Dichtungen zusammengeschraubt sein. An der Spitze des oberen Kegels 1 befindet sich eine Hülse 4 für die Seilaufhängung, an der Spitze des Kegels 2, also an der untersten Stelle des Schwimmkörpers befindet sich ein abgedichteter Durchlaß 5 für ^J-r> Schlauch 6 zur Probeentnahme. Dieser Schlauch 6 zur Probeentnahme ist durch einen Stöpsel Verschluß 7 in das Gefäß zur Probeentnahme 8 eingeführt, das sich im unteren Teil des Schwimmkörpers befindet. Durch den Stöpsel 7 führt ein weiteres Rohr oder ein Schlauch 9, der unmittelbar unte^h^b des Stöpsels 7 endet und mit einem Absperrventil 10 verb'-nden

ist. Dieses Absperrventil ist hier mit einem Ab , .,chieber in Form eines Zylinders 12, der mit einer Durchmesserbohrung 13 versehen ist. Der Zylinder 12 ist in einem zylindrischen

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Gehäuse drehbar und dichtend gelagert, an einem Ende dieses Gehäuses ist seine Drehachse mit einem Auslegearm 14 fest verbunden, an dessen Ende ein Gewicht 15 angeordnet ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei am Seil senkrecht nach unten hängendem Schwimmkörper das Absperrventil 10 geschlossen ist, d.h. daß der Zylinderkörper 11 mit seiner radialen Bohrung 13 schräg steht und die Öffnung in dem Ventilgehäuse zu dem Schlauchanschluß 9 und damit dicht geschlossen ist, wobei der Auslegearm 14 mit seinem Gewicht 15 ebenfalls senkrecht nach unten hängt.

An der den Anschluß des Schlauches 9 gegenüberliegenden Seite 1st ein Schlauch oder Rohr 16 an das Gehäuse des Ventils 10 angeschlossen. Dieser Schlauchanschluß 1st in der genannten hängenden Stellung des Schwimmkörpers ebenfalls durch die genannte Ventil Stellung geschlossen. Dieser Schlauchanschluß 16 verbindet das Ventil und damit das Gefäß zur Probenahme 8 mit einer UnterdruckqueHe in Form eines Vakuumkessels 17. In

diesem Kessel 17 1st beim Vorbereiten des Schwimmerkörpers, 20

vor dem Schließen der beiden Schalenteile 1 und 2 ein Vakuum erzeugt werden durch Anschluß an eine Vakuumpumpe oder dergleichen.

Fig. 2 zeigt den Schwimmkörper nach dem Aufsetzen auf den Wasserspiegel 18, also in "aufgeschwommenem Zustand". Dabei 1st das aus der unteren Spitze des unteren Kegels 2 herausragendp Probenahmerohr 6 1n das Wasser eingetaucht. Nach dem nachlassen des Seils an der Oese 4 neigt sich der Schwimmkörper 1n eine Schwimmlage zur Seite und aufgrund der dafUr vorgesehenen Gewichtsverteilung wälzt er sich ggf. 1n eine bestimmte Winkelstellung, nämlich 1n eine solche Winkelstellung, 1n der der Auslegearm 14 des Absperrventils 10 sich nach der Schwerkraft aufrichtet, wie das 1n F1g. 2 dargestellt 1st und damit den zyl1nderförm1gen Ventil körper ver· dreht und damit das Ventil öffnet. Der Vakuumkessel 17 1st nunmehr an das Probenahmegefäß 8 angeschlossen, erzeugt dort ein Vakuum, das seinerseits Wasser durch das Rohr 6 in das

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Gefäß 8 ansaugt. Die Anordnung ist derart getroffen, insbesondere der Unterdruck in dem Vakuumkessel 17 derart vorbereitet, daß das Gefäß zur Probenahme 8 bis zu einem bestimmten Füllstand gefüllt wird. Diese Füllung ist nach Erfahrungswerten in spätestens 2 Minuten beendet, so daß auch auf besondere Signal gäbe verzichtet werden kann. Der Schwimmkörper wird 2 Minuten nach dem Aufschwimmen, das aufgrund der Gewichts entlastung des Seilzuges deutlich spürbar ist, wieder hochgezogen. Das Probenahmegefäß kann nach Öffnen des Schwimmkörpers diesem entnommen werden und die Probe kann untersucht werden. Nach Einsetzen eines neuen Probenahmegefäßes und erzeugen von Unterdruck in dem Vakuumkessel 17 1st der Schwimmkörper danach alsbald wieder für eine neue Probe-

._ nähme vorbereitet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 1st der Schwimmkörper zylindrisch ausgebildet und weist halbkugelförmige Enden auf. Auch hier 1st wieder am obersten Ende eine Oese zur Anbringung des Seils vorhanden. Die Anordnung des Probenahmegefäßes 8, seines Zuleitungsschlauches 6, durchgeführt durch eine Dichtung 5 am untersten Ende des Schwimmkörpers 1st in gleicher Weise aufgeführt wie bei dem vor- «. stehenden Ausführungsbeispiel. Auch die Verbindung des Probe-

.,. nahmegefäßes 8 über ein durch seinen Stöpsel 7 geführten Schlauch 9 zu einem Absperrventil 10 und einem weiterführenden Schlauch 16 zu einer Unterdruckwelle 17 1st 1n gleicher Welse ausgeführt mit dem Unterschied, daß hler als Unterdruckwelle 17 eine Vakuumpumpe verwendet 1st.

Unmittelbar neben dem Probeentnahmeschlauch 16 bzw. seinem

am untersten Teil des Schwimmkörpers herausragenden Ende 1st ein Kontaktpaar 20 außerhalb des Schwimmkörpers 19 angeordnet, dessen Zuführungen abgedichtet durch die Wandungen ,- des Schwimmkörpers 1n dessen Inneres geführt sind. Das Kontaktpaar 20 1st derart ausgebildet, daß es bei Berührung oder Eintauchen In das Wasser 18 einen Kontakt schließt. Bei

diesem Kontaktpaar 20 kann es sich beispielsweise um einen Schwimmerschalter handeln mit einem Quecksilberschalter, der beim Verschwenken oder Verlagern Kontakt gibt. Es können jedoch auch blanke Kontakte verwendet werden, die sehr nahe beieinander stehen und unter äußerst geringer Spannung stehen, so daß ein Funkenüberschlag mit Sicherheit verhindert ist, sondern lediglich aufgrund der elektrolytischen Wirkung des Wassers ein Kontakt geschlossen wird. Die Leitungen 21 und der beiden Kontakte des Kontaktpaares 20 führen über eine nicht &Oacgr; dargestellte Sicherheits- und Verstärkerschaltung zu einer Spule 23, die einen Magnetkern 24 betätigt und damit das verschiebliche Absperrventil 10 öffnet, wobei über die elektrische Schaltung dafür gesorgt ist, daß gleichzeitig auch die Vakuumpumpe 17 in Tätigkeit gesetzt wird. Die Anordnung kann auch derart getroffen sein, daß unter Verzicht auf das Absperrventil mit seiner Betätigung bei Kontaktgabe von dem Kontaktpaar her über eine elektrische Sicherheits- und Verstärkerschaltung sogleich die Vakuumpumpe 17 anläuft. Damit wird ein Unterdruck trzeuat, der in den Probenahmegefäß 8 über den Schlauch 6

*■ Wasser ansaugt. Mittels eines Zeitschalters oder ein weiteres Kontaktpaar unterhalb des Stöpsels 7 des Probenahmegefäßes 1st der Füllvorgang zu beenden, wenn in dein Proi.<?.nahmegefäß 8 die gewünschte Flüssigkeitsmenge angesaugt ist.

^c Um bei dieser Ausführung den Füll Vorgang von der Oberfläche her zu überwachen 1st es zweckmäßig einen Summer einzusetzen, der beispielsweise parallel zur Vakuumpumpe geschaltet 1st und so lange summt, wie diese läuft und damit ansaugt. Nach Aufhören des Summtones 1st dann angezeigt, daß der FUI Ivor gang des Probenahmegefäbes 8 beendet 1st und der Schwimm körper wieder hochgezogen werden kann.

In der schematischen Darstellung nach den Fig. 3 und 4 1st

die elektrische bzw. elektronische Schaltung, die Stromver-

sorgung mittels einer Batterie und auch der Motor fllr die Vakuumpumpe, die sämtlich in dem Schwimmkörper untergebracht sind, nicht 1m einzelnen dargestellt. Es 1st lediglich die

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für die Funktion wesentlichen Teile schematisch wiedergegeben und beschrieben.

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Schutzansprliche

^lu &Iacgr;. vorrichtung zur Entnahme von Proben, insbesondere wasserproben aus Abwasserkanälen, Bohrlöchern, Entwässerungsschächten o.dgl. mit einem, an einem Seil aufgehängten Entnahmebeälter, gekennzeichnet durch einen bojenartigen Schwimmkörper mit Seilaufhängung (4) der aus zwei Schalenteilen (1,2) besteht die we^serdicht lösbar zusammenge

setzt sind, 1n dem ein Gefäß (8) zur Probenahme gehaltert 1st, daß einerseits an einen Füll schlauch (6) angeschlossen ist, der aus der Unterseite des Schwimmkörpers frei herausragt, andererseits mit einer Unterdruckquelle (17)

&Zgr;® verbunden 1st, wobei Unterdruck an der Ansaugöffnung des

Füllschlauches (6) von der Unterdruckquelle (17) her erzeugt wird durch Öffnen eines Absperrventils (10) das bei Aufsetzen des Schwimmkörpers auf dem Wasserspiegel (18) geöffnet (betätigt) wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmegefäß (8) selbst die Unterdruckquelle 1st, also unter Unterdruck steht und das Absperrventil (10) in den Füll schlauch (6) zwischen dem Probenahmegefäß (8) und dessen Ansaugöffnung angeordnet 1st.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterdruckquelle eine Vakuumflasche (17) an das Probenahmegefäß (8) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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als Unterdruckquelle eine Vakuumpumpe (17) an das Probenahmegefäß (8) angeschlossen 1st.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß di3 Absperrventil (10) zwischen Vakuumquelle (17) und

Probenahmegefciß (8) angeordnet 1st.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil

*" (7ö) mit einer schwerkraftabhängigen Betätigung (14,15)

in Zusammenwirken mit dem Wasserspiegel (18) zum Öffnen und Schließen versehen 1st.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schwerkraftabhängige Betätigung (14,15) des Absperrventils (10) auf eine Lageänderung, Insbesondere ein Kippen des Schwimmkörpers, anspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper den Schwimmerkörper eines Schwimmerschalters bildet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hahn (11) des Absperrventils (10) ein radial abstehender

Hebel (14) mit Gewichtsbelastung (15) angeordnet 1st.
10. Vorrichtung nach Anspruch S ynd einem oder mehreren dsr vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (10) elektromagnetisch (23,24) betätigt 1st und die schwerkraftabhängige Betätigung von einem Quecksilberschalter erzeugt 1st.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil

(10) elektromagnetisch (23,24) betätigt ist und gesteuert

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wird von einem Paar Kontakte (20), die unmittelbar neben der Ansaugöffnung des FIiI Ischlauches (6) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 4 und einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

Vakuumpumpe (17) von dem Absperrventil (10) und/oder seinen Betätigungskontakten (20) gesteuert wird.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprliehe, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (19)

"zylindrische Form hat mit abgerundeten, vorzugsweise halbkugeligen Enden.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper

(19) zylindrische Form hat mit kegeligen Enden.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper eine Form hat, die aus zwei mit ihren stumpfen Enden

gegeneinander gesetzten Kegeln (1,2) gebildet ist.