EP2847525B1 - Entnahmevorrichtung für ein fluid - Google Patents

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EP2847525B1
EP2847525B1 EP13719865.1A EP13719865A EP2847525B1 EP 2847525 B1 EP2847525 B1 EP 2847525B1 EP 13719865 A EP13719865 A EP 13719865A EP 2847525 B1 EP2847525 B1 EP 2847525B1
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fluid
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pipeline
elements
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Inficon GmbH Deutschland
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    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/22—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for draining

Definitions

  • the invention relates to a removal device for removing a fluid from a refrigeration system.
  • the removal device has a compressor and a cooling device through which the fluid flows, which has a pipeline arrangement through which the fluid flows, with a plurality of interconnected pipeline elements.
  • the tubing assembly has a fluid inlet and a fluid outlet.
  • the fluid may typically be a condensable gas.
  • the cooling device is used to cool the compressor, which removes condensable gases from a process.
  • Such removal devices are used in the maintenance of refrigeration systems or air conditioning systems, such as air conditioning systems.
  • the basic principle of such a cooling device is that a previously compressed fluid flows through the fluid inlet into the piping arrangement and condenses as it flows through the piping arrangement. There are Heat to the outside before it leaves the piping arrangement as a liquid through the fluid outlet.
  • US Pat. No. 6,779,359 B2 discloses a similar extraction device for removing a fluid from a refrigeration system.
  • the fluid must be completely removed from the pipeline assembly.
  • a flushing method in which the piping arrangement is controlled by a pressurized flushing fluid, e.g. Air is flowed through and later filled with another fluid refrigerant.
  • a pressurized flushing fluid e.g. Air is flowed through and later filled with another fluid refrigerant.
  • additional pumps and valves are required to first pump the refrigerant out of the piping arrangement and then to pump the purge gas through the piping.
  • the invention has for its object to provide an easier to clean removal device for removing a fluid from a refrigeration system.
  • the removal device according to the invention is defined by the features of claim 1.
  • the piping arrangement comprises a plurality of interconnected piping elements having a fluid inlet disposed above the piping elements and a fluid outlet disposed below the piping elements, the piping elements each being inclined at an angle ⁇ to a horizontal plane such that all the fluid entering through the fluid inlet is open with the fluid outlet is automatically moved from gravity to the fluid outlet.
  • the angle ⁇ can in this case be between 1 ° and 4 °, preferably between 2 ° and 3 ° and in particular about 2.5 °. Due to the inclined arranged, successively flowing through the fluid pipe elements, the fluid can flow with open fluid outlet by the action of gravity without additional pumps or valves from the fluid outlet.
  • the fluid With open fluid inlet and / or open Fluid outlet, ie, at atmospheric pressure within the piping arrangement, the fluid is preferably a liquid refrigerant. The fluid can flow out completely from the fluid outlet without requiring any movement or pivoting of the removal device.
  • the pipeline elements are preferably straight and arranged one after the other in the fluid flow direction.
  • the pipeline elements can be stacked one above the other.
  • successively arranged pipe elements are advantageously inclined by an angle ⁇ against each other.
  • the angle ⁇ can be between 1 ° and 9 °, preferably between 3 ° and 7 ° and in particular about 5 °. For a typical refrigerant, this results in advantageous flow velocities for a uniform and complete outflow of fluid from the pipeline elements.
  • the successively arranged in the fluid flow direction pipe elements are preferably connected in each case by U-shaped connecting pipes, which are arranged in a plane inclined relative to a horizontal plane by an angle ⁇ .
  • the angle ⁇ may be between 10 ° and 50 °, preferably between 25 ° and 35 ° and in particular about 30 °.
  • the pipeline elements are advantageously arranged stacked in two different, mutually parallel planes, wherein the two planes are each inclined relative to a vertical plane and relative to a horizontal plane.
  • the angle of inclination ⁇ of these planes with respect to the vertical plane is preferably between 5 ° and 35 °, more preferably between 15 ° and 25 ° and in particular about 20 °.
  • the pipeline elements arranged one after the other in the fluid flow direction should be arranged in different ones of the two planes. This results in a Space-saving arrangement of the piping elements, from which the fluid can flow out completely with the fluid outlet open.
  • the cooling device is provided with cooling fins for the piping arrangement, each having openings arranged along a first straight line for the pipe elements of the first level and along a second, parallel to the first straight line recesses for the pipe elements of the second level.
  • These cooling fins may be arranged side by side and parallel to one another, wherein the openings of the cooling fins contact the pipe elements of the first level and the recesses contact none of the pipe elements. A heat transfer then takes place only between the pipe elements of the first level and the cooling fins.
  • the recesses for the second level piping elements allow for easy mounting of the cooling fins on the piping assembly.
  • the cooling device advantageously has, in the direction of flow in front of the pipeline arrangement, a compressor through which the fluid flows and which is connected to the fluid inlet of the pipeline arrangement.
  • a compressor through which the fluid flows and which is connected to the fluid inlet of the pipeline arrangement.
  • the removal device 10 which consists of the cooling device 11, upstream in the fluid flow direction of the compressor 14 and further upstream in both directionssabsperrender quick release coupling 16 and in both directionssabsperrendem plug 18, and connected downstream in both directionssabsperrender quick-release 20 andsabsperrendem plug 22 in both directions.
  • the cooling device 11 consists of a piping arrangement 12 and cooling fins 34a, 34b on the piping arrangement.
  • the pipe assembly 12 consists of a plurality of straight pipe elements 24,26, a fluid inlet 28, a fluid outlet 30 and a plurality of connecting tubes 32, the two fluid flow in succession arranged pipe elements 24,26 fluidly connect.
  • the pipe elements 24 are arranged one above the other in a first plane, which is parallel to a second plane in which the remaining pipe elements 26 are arranged one above the other.
  • a first-level tubing member 24 is disposed between second-level tubing planes 26.
  • a second level tubing element 26 is disposed in the fluid flow direction between first level tubing elements 24.
  • a first-level piping element 24 is connected by two connecting pipes 32 to two second-level piping elements 26.
  • FIG. 5 As in Fig. 5 is shown, adjacent, in the fluid flow direction successively arranged pipe elements 24,26 different levels against each other by an angle ⁇ of about 5 °, ie, 5 ° or of 5.1 °, inclined to each other.
  • the plane of the connecting tubes 32 is inclined relative to a horizontal plane by an angle ⁇ of about 30 °.
  • Fig. 7 It can be seen that each pipe element 24,26 is inclined relative to a horizontal plane by an angle ⁇ of about 2.5 °. From the Figures 2 and 3 It can be seen that the plane of the pipe elements 24 and the plane of the pipe elements 26 parallel to each other and each at an angle ⁇ are arranged inclined with respect to a vertical plane.
  • the angle ⁇ is about 20 °.
  • FIGS. 6 and 7 show the parallel to each other along the pipe assembly 12 arranged cooling fins 34a, 34b.
  • the cooling fins 34a, 34b are each provided with holes 36 in the form of holes for the first level piping elements 24.
  • each cooling fin 34a, 34b is provided with recesses 38.
  • the openings 36 and the recesses 38 are each arranged along a straight line. According to the two levels for the pipe elements 24,26 these two straight lines are also arranged parallel to each other. While the openings 36 completely surround the first-level tubing elements 24 and contact them in a heat-conducting manner, no contact with any tubing element 24, 26 and in particular no heat transfer is provided in the region of each recess 38.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Entnahmevorrichtung zur Entnahme eines Fluids aus einer Kälteanlage. Die Entnahmevorrichtung weist einen Kompressor und eine von dem Fluid durchströmte Kühlvorrichtung, die eine von dem Fluid durchströmte Rohrleitungsanordnung mit mehreren miteinander verbundenen Rohrleitungselementen aufweist, auf. Die Rohrleitungsanordnung hat einen Fluideinlass und einen Fluidauslass. Bei dem Fluid kann es sich typischerweise um ein kondensierbares Gas handeln. Die Kühlvorrichtung dient der Kühlung des Kompressors, der kondensierbare Gase einem Prozess entzieht. Derartige Entnahmevorrichtungen finden Anwendung in der Wartung von Kälteanlagen bzw. von klimatechnischen Systemen, wie beispielsweise Klimaanlagen. Das Grundprinzip einer solchen Kühlvorrichtung besteht darin, dass ein zuvor komprimiertes Fluid durch den Fluideinlass in die Rohrleitungsanordnung strömt und beim Durchströmen der Rohrleitungsanordnung kondensiert. Dabei gibt es Wärme nach außen ab, bevor es als Flüssigkeit die Rohrleitungsanordnung durch den Fluidauslass verlässt. US 6 779 359 B2 offenbart eine ähnliche Entnahmevorrichtung zur Entnahme eines Fluids aus einer Kälteanlage.
  • Zum Reinigen oder zur Wartung der Kühlvorrichtung oder um zu verhindern, dass sich verschiedene kondensierbare Flüssigkeiten in verschiedenen Prozessen vermischen, muss das Fluid vollständig aus der Rohrleitungsanordnung entfernt werden. Zur Reinigung einer Kühlvorrichtung ist es bekannt, ein Spülverfahren anzuwenden, bei dem die Rohrleitungsanordnung von einem druckbeaufschlagten Spülfluid, z.B. Luft, durchströmt wird und später wieder mit einem anderen fluiden Kältemittel befüllt wird. Hierzu sind zusätzliche Pumpen und Ventile erforderlich, um zunächst das Kältemittel aus der Rohrleitungsanordnung abzupumpen und anschließend das Reinigungsgas durch die Rohrleitungen zu pumpen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfacher zu reinigende Entnahmevorrichtung zur Entnahme eines Fluids aus einer Kälteanlage zu schaffen. Die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung wird definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 1.
  • Demnach weist die Rohrleitungsanordnung mehrere miteinander verbundene Rohrleitungselemente mit einem oberhalb der Rohrleitungselemente angeordneten Fluideinlass und einem unterhalb der Rohrleitungselemente angeordneten Fluidauslass auf, wobei die Rohrleitungselemente jeweils derart um einen Winkel α gegenüber einer Horizontalebene geneigt angeordnet sind, dass sämtliches durch den Fluideinlass eintretendes Fluid bei geöffnetem Fluidauslass automatisch von der Schwerkraft zu dem Fluidauslass bewegt wird. Der Winkel α kann hierbei zwischen 1° und 4°, vorzugweise zwischen 2° und 3° und insbesondere etwa 2,5° betragen. Aufgrund der geneigt angeordneten, nacheinander von dem Fluid durchströmten Rohrleitungselemente kann das Fluid bei offenem Fluidauslass durch die Wirkung der Schwerkraft ohne zusätzliche Pumpen oder Ventile aus dem Fluidauslass abfließen. Bei offenem Fluideinlass und/oder offenem Fluidauslass, d.h. bei atmosphärischem Druck innerhalb der Rohrleitungsanordnung, ist das Fluid vorzugsweise ein flüssiges Kältemittel. Das Fluid kann restlos aus dem Fluidauslass ausfließen, ohne dass ein Bewegen oder Verschwenken der Entnahmevorrichtung erforderlich ist.
  • Die Rohrleitungselemente sind vorzugsweise gerade ausgebildet und in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnet. Hierbei können die Rohrleitungselemente übereinander gestapelt sein. In Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnete Rohrleitungselemente sind vorteilhafterweise um einen Winkel β gegeneinander geneigt. Der Winkel β kann zwischen 1° und 9°, vorzugsweise zwischen 3° und 7° und insbesondere etwa 5° betragen. Für ein typisches Kältemittel ergeben sich dabei vorteilhafte Strömungsgeschwindigkeiten für ein gleichmäßiges und vollständiges Ausfließen von Fluid aus den Rohrleitungselementen.
  • Die in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordneten Rohrleitungselemente sind vorzugsweise jeweils durch U-förmige Verbindungsrohre verbunden, die in einer gegenüber einer Horizontalebene um einen Winkel γ geneigten Ebene angeordnet sind. Der Winkel γ kann dabei zwischen 10° und 50°, vorzugsweise zwischen 25° und 35° und insbesondere etwa 30° betragen. Dadurch strömt das Fluid bei offenem Fluidauslass und atmosphärischem Druck auch aus den gekrümmten Verbindungsrohren vollständig heraus.
  • Die Rohrleitungselemente sind vorteilhafterweise in zwei verschiedenen, parallel zueinander angeordneten Ebenen gestapelt angeordnet, wobei die beiden Ebenen jeweils gegenüber einer Vertikalebene und gegenüber einer Horizontalebene geneigt sind. Der Neigungswinkel δ dieser Ebenen gegenüber der Vertikalebene beträgt vorzugsweise zwischen 5° und 35°, weiter vorzugsweise zwischen 15° und 25° und insbesondere etwa 20°. Hierbei sollten die in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordneten Rohrleitungselemente in verschiedenen der beiden Ebenen angeordnet sein. Dabei ergibt sich eine platzsparende Anordnung der Rohrleitungselemente, aus der das Fluid bei offenem Fluidauslass vollständig ausfließen kann.
  • Vorteilhafterweise ist die Kühlvorrichtung mit Kühlrippen für die Rohrleitungsanordnung versehen, die jeweils entlang einer ersten Geraden angeordnete Öffnungen für die Rohrleitungselemente der ersten Ebene und entlang einer zweiten, zu der ersten Geraden parallelen Geraden angeordnete Aussparungen für die Rohrleitungselemente der zweiten Ebene aufweisen. Diese Kühlrippen können nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sein, wobei die Öffnungen der Kühlrippen die Rohrleitungselemente der ersten Ebene kontaktieren und die Aussparungen keine der Rohrleitungselemente kontaktieren. Ein Wärmeübertrag findet dann nur zwischen den Rohrleitungselementen der ersten Ebene und den Kühlrippen statt. Die Aussparungen für die Rohrleitungselemente der zweiten Ebene ermöglichen ein einfaches Montieren der Kühlrippen an der Rohrleitungsanordnung.
  • Die Kühlvorrichtung weist in Durchströmungsrichtung vor der Rohrleitungsanordnung vorteilhafterweise einen von dem Fluid durchströmten und mit dem Fluideinlass der Rohrleitungsanordnung verbundenen Kompressor auf. Mit dem Kompressor kann das die Rohrleitungsanordnung durchströmende Kältemittel vor dem Durchströmen komprimiert werden, so dass sich das Kältemittel beim Durchströmen der Rohrleitungsanordnung entspannt und dabei Wärme aufnimmt.
  • In Durchströmungsrichtung vor dem Kompressor und/oder in Durchströmungsrichtung nach dem Fluidauslass sind vorteilhafterweise in beiden Richtungen selbstsperrende Stecker und/oder in beiden Richtungen selbstsperrende Schnellschlusskupplungen vorgesehen.
  • Im folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ersatzschaltbild der Entnahmevorrichtung,
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht der Entnahmevorrichtung mit vorgeschaltetem Kompressor,
    Fig. 3
    einen seitlichen Schnitt durch die Entnahmevorrichtung,
    Fig. 4
    eine perspektivische Darstellung der Rohrleitungsanordnung,
    Fig. 5
    eine Sicht aus Richtung des Pfeiles V in Fig. 4,
    Fig. 5a
    eine Sicht aus Richtung des Pfeiles Va in Fig. 4,
    Fig. 5b
    eine Sicht aus Richtung des Pfeiles Vb in Fig. 4,
    Fig. 6
    die Darstellung nach Fig. 4 mit montierten Kühlrippen,
    Fig. 7
    die Darstellung aus Richtung des Pfeiles VII in Fig. 6,
    Fig. 8
    eine Draufsicht auf eine erste Kühlrippe, und
    Fig. 9
    eine Draufsicht auf eine zweite Kühlrippe.
  • In dem Ersatzschaltbild nach Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung 10 dargestellt, die aus der Kühlvorrichtung 11, einem in Fluidströmungsrichtung vorgeschalteten Kompressor 14 und weiter vorgeschalteter in beiden Richtungen selbstabsperrender Schnellschlusskupplung 16 und in beiden Richtungen selbstabsperrendem Stecker 18, sowie nachgeschalteter in beiden Richtungen selbstabsperrender Schnellschlusskupplung 20 und in beiden Richtungen selbstabsperrendem Stecker 22 besteht. Die Kühlvorrichtung 11 besteht aus einer Rohrleitungsanordnung 12 und Kühlrippen 34a,34b an der Rohrleitungsanordnung.
  • Wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, besteht die Rohrleitungsanordnung 12 aus mehreren geraden Rohrleitungselementen 24,26, einem Fluideinlass 28, einem Fluidauslass 30 und mehreren Verbindungsrohren 32, die jeweils zwei in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnete Rohrleitungselemente 24,26 fluidleitend verbinden. Die Rohrleitungselemente 24 sind dabei in einer ersten Ebene übereinander angeordnet, die parallel zu einer zweiten Ebene, in der die übrigen Rohrleitungselemente 26 übereinander angeordnet sind, liegt. In Fluidströmungsrichtung ist folglich ein Rohrleitungselement 24 der ersten Ebene zwischen Rohrleitungsebenen 26 der zweiten Ebene angeordnet. Ein Rohrleitungselement 26 der zweiten Ebene ist in Fluidströmungsrichtung zwischen Rohrleitungselementen 24 der ersten Ebene angeordnet. Es ist jeweils ein Rohrleitungselement 24 der ersten Ebene durch zwei Verbindungsrohre 32 mit zwei Rohrleitungselementen 26 der zweiten Ebene verbunden.
  • Wie in Fig. 5 dargestellt ist, sind benachbarte, in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnete Rohrleitungselemente 24,26 verschiedener Ebenen gegeneinander um einen Winkel β von ca. 5°, d.h. von 5° oder von 5,1°, gegeneinander geneigt. In den Seitenansichten gemäß den Figuren 5a und 5b nach den Pfeilen Va und Vb in Fig. 4 ist die Ebene der Verbindungsrohre 32 gegenüber einer Horizontalebene um einen Winkel γ von ca. 30° geneigt. In Fig. 7 ist zu erkennen, dass jedes Rohrleitungselement 24,26 gegenüber einer Horizontalebene um einen Winkel α von etwa 2,5° geneigt ist. Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, dass die Ebene der Rohrleitungselemente 24 und die Ebene der Rohrleitungselemente 26 parallel zueinander und jeweils um einen Winkel δ gegenüber einer Vertikalebene geneigt angeordnet sind. Der Winkel δ beträgt ca. 20°.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen die parallel zueinander entlang der Rohrleitungsanordnung 12 angeordneten Kühlrippen 34a,34b. Hierbei ist jeweils eine linke Kühlrippe 34a gemäß Fig. 8 neben einer rechten Kühlrippe 34b gemäß Fig. 9 angeordnet. Die Kühlrippen 34a,34b sind jeweils mit Öffnungen 36 in Form von Löchern für die Rohrleitungselemente 24 der ersten Ebene versehen. Für die Rohrleitungselemente 26 der zweiten Ebene ist jede Kühlrippe 34a,34b mit Aussparungen 38 versehen. In den Figuren 8 und 9 ist zu erkennen, dass die Öffnungen 36 und die Aussparungen 38 jeweils entlang einer Geraden angeordnet sind. Gemäß den beiden Ebenen für die Rohrleitungselemente 24,26 sind diese beiden Geraden ebenfalls parallel zueinander angeordnet. Während die Öffnungen 36 die Rohrleitungselemente 24 der ersten Ebene vollständig umschließen und wärmeleitend kontaktieren, ist im Bereich jeder Aussparung 38 kein Kontakt zu irgendeinem Rohrleitungselement 24,26 und insbesondere kein Wärmeübertrag vorgesehen.

Claims (10)

  1. Entnahmevorrichtung (10) zur Entnahme eines komprimierten Fluids aus einer Kälteanlage, mit einer von dem Fluid zu durchströmenden Kühlvorrichtung (11) mit einer Rohrleitungsanordnung (12) zum Kondensieren des Fluids, die mehrere miteinander verbundene Rohrleitungselemente (24,26), einen oberhalb der Rohrleitungselemente angeordneten Fluideinlass (28) und einen unterhalb der Rohrleitungselemente angeordneten Fluidauslass (30) aufweist, wobei die Entnahmevorrichtung einen in Durchströmungsrichtung vor der Kühlvorrichtung (11) angeordneten, von dem Fluid durchströmbaren und mit dem Fluideinlass (28) verbunden Kompressor (14) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rohrleitungselemente jeweils derart um einen Winkel α gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sind, dass sämtliches durch den Fluideinlass (28) eingetretenes Fluid von der Schwerkraft zu dem Fluidauslass (30) bewegt wird.
  2. Entnahmevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungselemente (24,26) gerade ausgebildet sind, wobei in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnete Rohrleitungselemente (24,26) gegeneinander um einen Winkel β geneigt sind.
  3. Entnahmevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel β zwischen nacheinander angeordneten Rohrleitungselementen (24,26) zwischen 1° und 9°, vorzugsweise zwischen 3° und 7°, und weiter vorzugsweise etwa 5° beträgt.
  4. Entnahmevorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnete Rohrleitungselemente (24,26) durch U-förmige Verbindungsrohre (32), die in einer gegenüber einer Horizontalebene um einen Winkel γ geneigten Ebene angeordnet sind, verbunden sind.
  5. Entnahmevorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel γ der Ebene der Verbindungsrohre (32) gegenüber der Horizontalebene zwischen 10° und 50°, vorzugsweise zwischen 25° und 35° und weiter vorzugsweise etwa 30° beträgt.
  6. Entnahmevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungselemente (24,26) in zwei verschiedenen, parallel zueinander angeordneten Ebenen, die jeweils gegenüber einer Vertikalebene und gegenüber einer Horizontalebene geneigt sind, angeordnet sind.
  7. Entnahmevorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung δ der Ebenen der Rohrleitungselemente (24,26) gegenüber der Vertikalebene zwischen 5° und 35°, vorzugsweise zwischen 15° und 25° und weiter vorzugsweise etwa 20° beträgt.
  8. Entnahmevorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Fluidströmungsrichtung nacheinander angeordnete Rohrleitungselemente (24,26) jeweils in verschiedenen der Ebenen angeordnet sind.
  9. Entnahmevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsanordnung (12) Kühlrippen (34a,34b) mit entlang einer ersten Geraden angeordneten Öffnungen (36) für die Rohrleitungselemente der ersten Ebene und entlang einer zweiten, zu der ersten Geraden parallelen Geraden angeordneten Aussparungen (38) für die Rohrleitungselemente der zweiten Ebene aufweist.
  10. Entnahmevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchströmungsrichtung vor dem Kompressor (14) und/oder nach dem Fluidauslass (30) mindestens ein selbstsperrender Stecker (18,22) und/oder mindestens eine selbstsperrende Schnellschlusskupplung (16,20) vorgesehen ist.
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