EP4669949A1 - Probenentnahmevorrichtung zur entnahme einer probe aus einem ein flüssiges medium führenden anlagenteil sowie verfahren zur entnahme einer solchen probe - Google Patents
Probenentnahmevorrichtung zur entnahme einer probe aus einem ein flüssiges medium führenden anlagenteil sowie verfahren zur entnahme einer solchen probeInfo
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- EP4669949A1 EP4669949A1 EP24706731.7A EP24706731A EP4669949A1 EP 4669949 A1 EP4669949 A1 EP 4669949A1 EP 24706731 A EP24706731 A EP 24706731A EP 4669949 A1 EP4669949 A1 EP 4669949A1
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Definitions
- Sampling device for taking a sample from a part of a system carrying a liquid medium and method for taking such a sample
- the invention relates to a sampling device for taking a sample from a liquid medium located in a system, with a sample holder into which the sample taken can be introduced via a feed device, and to a method for taking a sample from a liquid medium located in a part of the system by means of a sample holder into which the sample is introduced via a feed device, and further to a use of such a sample holder device and an application of the method.
- a sampling device for taking a sample from a liquid medium of this type conducted in a system has a feed device which is coupled or can be coupled to a suitable location in the system and to which a receptacle is assigned on the output side in order to feed the sample taken from the liquid medium in a specific quantity.
- Another sampling device and a method for taking a sample from a liquid medium conducted in a system, in particular for the analysis of biological material, is shown in US 5 902 746 A.
- the liquid medium can be frozen and the seal can be opened again by supplying electrical energy while heating.
- a sampling device shown in DE 1 955 988 A is designed in particular for sampling liquid metals and for chemically analyzing liquid metal melts for impurities in nuclear reactor circuits.
- the repeated taking of a sample from a liquid medium in a system is useful, and often even necessary, in order to determine changes in the properties of the medium by analyzing the sample.
- a sample taken from the liquid medium while the system is in operation such as a chemical reactor, thermal storage facility or other storage facility which uses, for example, molten inorganic salts, nitrate salts, chloride salts or carbonate salts at temperatures of 150 °C to 800 °C as a working medium or heat transfer medium
- the long-term stability of the salt and of the components brought into contact with it can be checked and suitable measures can be taken.
- taking a sample using conventional sampling devices of the type mentioned is cumbersome, time-consuming and, due to the manual sampling, potentially dangerous.
- the present invention is based on the object of providing a sampling device of the type mentioned at the outset, with which an automated sampling of samples from the ongoing operation of a system or from a system part thereof (such as a pipeline, tank or other components) is made possible as safely and reproducibly as possible, and of specifying a corresponding method and an application.
- the feed device has a line arrangement which, on the input side, is provided with a connection unit which is or can be coupled to a part of the system in a medium-conducting manner and, on the output side, is provided with a discharge section which is or can be connected to the sample holder in a medium-conducting manner and which has an openable and closable closure device.
- an automated sampling of samples is achieved during ongoing operation of the system without endangering people, so that a practical repeated and reproducible sampling of the samples is possible, especially at higher temperatures of e.g. between 100 °C and 1600 °C, preferably between 150 °C and 800 °C, such as with molten inorganic salts in a system as a working medium or heat transfer medium.
- the automated sampling designed in this way is also used for other liquid media, for example corrosive media.
- the sampling can be carried out, controlled or regulated precisely using a control device.
- the fact that the feed device has a pressure reduction device in an inlet area contributes to precise sampling.
- a precisely reproducible, defined sampling is further facilitated by the fact that the pressure reducing device has a pipe with a reduced cross-section relative to the connection unit or a nozzle part with a narrowing part directed towards the inlet side.
- the pressure reduction device has a pressure compensation device or flow limiting device arranged downstream of the nozzle part, if present, in particular designed as a passive fluidic valve, for example a Tesla valve.
- the feed device has a laminarization section, in particular designed det as a dosing lance, wherein the laminarization section in the embodiment according to one of claims 2 to 4 is arranged downstream of the pressure reducing device in the flow direction.
- closure device can be controlled automatically and/or time-dependently depending on the sample size to be taken and/or the temporal sequence of the sampling.
- the closure device which is preferably arranged in the outlet region of the feed device, has a tempering device which, for closing, has a freezing device that forms a closure plug by freezing the medium, in particular by free or forced convection, and for opening, has a heating device that dissolves the closure plug, in particular by preventing convection by means of an insulating body or air flow inhibitor.
- a structure which is advantageous for the function consists in the fact that the freezing device has a fan which generates a cooling air flow around a line section of the line arrangement, in particular around the laminarization section.
- the heating device has an actively energized trace heating system and/or is operated passively using the heat of the supplied medium.
- the measures that contribute to good function and efficiency of the temperature control device are that the temperature control device has a heat conducting unit that is thermally connected to the line arrangement, in particular provided with cooling fins. Precise controllability or adjustability of the sampling is also advantageously supported by the fact that the feed device has a pressure difference regulating device assigned to the line arrangement, which comprises a pressure regulating unit arranged in a bypass line, which effects a pressure difference regulation in particular over the area of the temperature control device.
- sampling device further consists in that the feed device is provided on the output side with an adjustment device having a sampling part and a waste removal part, which comprises an adjustment part mounted on a support unit, wherein the sample holder is assigned to the sampling part and a waste holder is assigned to the waste removal part.
- the adjustment part is preferably held on the system part with a fastening part.
- the adjustment device is designed as a linear table or rotary table, which further comprises a guide part and a drive unit for adjusting the adjustment part from a rest position in which the discharge section of the line arrangement is closed, into a waste removal position in which the waste removal part is assigned to the discharge section of the line arrangement or into a sample removal position in which the sample removal part is assigned to the discharge section of the line arrangement, and back.
- Advantageous embodiments of the method consist in that the flow path is closed by freezing the medium in a section of the line arrangement to form a plug and that the flow path is opened by dissolving the plug using heat, and further in that before taking the sample, a waste amount of medium is directed into a waste receptacle by opening the flow path and then closing it.
- Fig. 1 is a schematic representation of a sampling device connected to a part of a plant
- Fig. 2 shows a sampling device according to Fig. 1 supplemented with a pressure difference regulating device
- Fig. 3 shows another embodiment of the sampling device in perspective view
- Fig. 4 shows a partially cutaway section of the sampling device according to Fig. 3 in its connection area on the system part and
- Fig. 5 shows a further section of the sampling device according to Fig. 3 in its receiving area for the sample.
- Fig. 1 shows an embodiment of a sampling device 1, which is coupled to a system part 2 of a system (not shown in detail) by means of a connection unit 10.
- the system with the system part 2 carries a liquid medium, which generally has a corrosive effect on components of the system that come into contact with it.
- the system is a chemical reactor or thermal or other storage device that uses molten inorganic salt, such as nitrate salt, chloride salt or carbonate salt, at a higher temperature in the range between 100 °C and 1600 °C, often between 150 °C and 800 °C, as a working medium. medium or heat transfer medium is used.
- the liquid medium is usually under increased pressure, e.g. in the order of a few bar or a few tens of bars.
- the sampling device 1 has a feed device comprising the connection unit 10 and a line arrangement 4 connected thereto, via which a sample taken from the liquid medium guided in the system is fed into a sample receptacle 16.
- the line arrangement 4 has, following the connection unit 10, a pipe 11 whose cross-section is reduced compared to the inlet section of the connection unit 10, which leads to the sample receptacle 16 via a pressure compensation device 12 or a flow limiter, which is designed, for example, as a Tesla valve, via a further section of the line arrangement 4 in which a closure device is arranged.
- the sample receptacle 16 can be assigned to a discharge section of the line arrangement 4 provided with an outlet, alternating with a waste receptacle 15, such as a waste container.
- a predeterminable or predetermined quantity of the liquid medium taken from the system can be set automatically by appropriate time-dependent and/or quantity-dependent control of a control device controlling the sampling device 1, in particular the closure device, to obtain a defined sample, for example also under control by means of a control device. This results in reproducible sampling, e.g. at predeterminable time intervals or depending on events, without endangering an operator and/or operator-dependent errors.
- the closure device is designed in a special way by means of a tempering device 13.
- a part of the extracted liquid medium itself is used as a closure element to close the line arrangement 4, in particular in its outlet area, in that it is heated by means of the tempering device 13 in a section of the line arrangement.
- Order 4 is cooled to below its solidification temperature, so that a sealing plug forms through freezing.
- the temperature control device 13 has a cooling device, for example comprising a fan 132, by means of which a cooling air flow is generated around the relevant line section carrying the liquid medium.
- the line section is expediently provided with a heat conduction unit 131, e.g. having cooling fins.
- the sealing plug saves on other sealing components and avoids corrosion reactions and the resulting functional impairments.
- the fan 132 can be switched off and the heat of the supplied liquid medium itself can be used as a passive heat source.
- the temperature control device 13 is provided with a heating device 130 as auxiliary heating, which is designed, for example, as an electrical heating device, and the heat of which is used, for example, for heating the pipe. B. when the fan 132 is switched on, the heat is fed via the heat conduction unit 131 to the line section with the closure plug, which dissolves or melts as a result, so that the liquid medium reaches the sample holder 16 in a regulated manner.
- the amount of liquid medium guided through the line arrangement 4, in particular also the relevant section thereof, as well as the cooling capacity of the temperature control device 13 and the heating energy are coordinated with one another in such a way that a relevant amount of the liquid medium reaches the sample holder 16 as a sample under control or regulation of the closure device designed in this way by means of the control device.
- the sampling device 1 also has the waste receptacle 15, which can be assigned to the outlet of the line arrangement 4 in a waste removal function by means of the adjustment device 3 instead of the sample receptacle 16.
- the closure device for example the temperature control device 13, can also be used for this purpose. be controlled by supplying heat in such a way that the line arrangement 4 is opened to discharge the waste quantity of the liquid medium into the waste receptacle 15 by dissolving the closure plug.
- the sample receptacle 16 can then be assigned to the outlet of the line arrangement 4 again in order to take a relevant (current) quantity of the liquid medium from the system as a sample.
- the line arrangement 4 can be closed by actuating the closure device, for example by forming the closure plug.
- the sampling device 1 shown in Fig. 1 therefore works, for example, as follows: Before sampling, all controllable components, in particular the closure device or temperature control device 13, are switched off.
- the heat conduction unit 131, in particular the cooling fins, are dimensioned such that free convection is sufficient to dissipate the heat coming from the hot system part 2 and to hold a solidified closure plug or salt plug in the area of the line arrangement 4 with the heat conduction unit 131.
- the waste receptacle 15 with the waste container is assigned to the discharge section or is arranged under the outlet.
- both the fan 132 and the heat source of the heating device 130 are switched off.
- the heating device 130 is dimensioned such that it can quickly melt the plug in the relevant section of the line arrangement 4 despite the additional cooling effect of the fan 132.
- the medium or liquid salt flows into the waste receptacle with the waste container.
- the medium flow or salt flow is regulated by the pressure compensation device 12 or the flow limiter, in particular in the form of the Tesla valve.
- the heating device 130 can now be switched off briefly, whereby the temperature in the relevant section of the line arrangement 4 drops extremely due to the strong cooling effect of the fan 132 and a sealing plug forms again.
- the medium flow is now briefly interrupted.
- the sample holder 16 with a sample container is now assigned to the discharge section or moved under the outlet of the same.
- the heating device 130 with the heat source is now switched on again and the sealing plug melts again.
- the medium now flows into the sample holder 16 in a regulated manner through the pressure compensation device 12 or the flow limiter, in particular the Tesla valve. An interruption of the medium flow can also be dispensed with.
- the heating device 130 is first switched off.
- the fan 132 initially remains switched on in order to reduce the temperature in the relevant section of the line arrangement 4 as quickly as possible. A sealing plug forms again. The fan 132 is now also switched off.
- liquid molten salt for example, can be advantageously defined as a liquid medium and reproducibly extracted from a relevant plant, such as from a thermal energy storage facility in the field of solar thermal power plants or from salt-based reactors, such as endothermic or exothermic reactors.
- a pressure difference regulation device 17 which has a bypass to the line arrangement 4 with a pressure regulation unit 170.
- the bypass is connected on the inlet side to the outlet area of the line arrangement 4 and the area of the waste receptacle 15 or sample receptacle 16 arranged there and is led back into an area in the flow direction upstream of the temperature control device 13 or the pressure compensation device 12, e.g. to the pipeline 11, as can be seen from Fig. 2.
- the pressure difference regulation device device 17 thus regulates the pressure difference between the internal system pressure and a sample chamber in which the sample is taken from the line arrangement 4, whereby the pressure difference control has self-regulating components.
- the pressure regulation unit 170 arranged in the bypass is based, for example, on the formation of a gas cushion or on the use of a flexible membrane.
- an output pressure of 1 bar is created in the area of the sample chamber at a system pressure of 20 bar, for example. This allows a reproducible sample to be taken in a defined and simple manner.
- the sampling device 1 is also connected to a system part 2 by means of a flange connection and a feed device with a line arrangement 4 is present, at the discharge section or outlet of which a sample holder 16 can be arranged alternately with a waste holder 15.
- the adjustment between the sample holder 16 in the sampling position and the waste holder 15 in the waste removal position is also carried out by means of an adjustment device 3, the adjustment device 3 in this embodiment being designed as a linear table.
- the line arrangement 4 also has a closure device which has a temperature control device 13, in particular of the structure described above, for the defined supply of liquid medium as a sample.
- a quantity of waste present in the line arrangement 4 is discharged into the waste holder 15 in a rinsing process.
- a dosing lance is installed, by means of which a laminarization section 14 is formed for the liquid medium passed through and a connection to a control slide present in the adjustment device 3 or an adjustment part is created, wherein the laminarization section 14 is closed by the control slide or opens in the waste removal position or the sample removal position.
- the liquid medium e.g. a salt flow
- the liquid medium e.g. a salt flow
- a nozzle section is formed in the inlet area of the line arrangement 4, which narrows continuously, e.g. conically, towards the inlet area or towards the system part 2 and causes an active pressure reduction of the liquid medium coming from the system part 2 by increasing the pipe cross-section at a constant flow rate.
- the subsequent pressure compensation device 12 for example the Tesla valve, then serves to further reduce the pressure or to equalize gas or medium pressures.
- the adjustment device 3 designed as a linear table has a guide part 30 and a drive unit 31 which, for example, engages by means of a gear in a rack for adjusting the adjustment part of the adjustment device 3.
- the adjustment part has a sample removal part 32 with the sample holder 16 and a waste removal part 36 which is coupled to the waste holder 15 and has a free jet piece 33 leading to the waste removal part 36, via which a waste quantity of the removed medium can be guided into the waste holder 15.
- the linear table can be provided with a closure part 34 for closing the outlet of the line arrangement 4 in a rest position and also with a freezing part 35 in order to form a closure plug by freezing the liquid medium in the outlet area of the line arrangement 4.
- a heating device can be integrated into the linear table as a trace heating device for dissolving the sealing plug for the removal of the liquid medium.
- the pressure compensation device 12, in particular the Tesla valve and the nozzle part 110, are permanently heated, for example passively by the heat of the liquid medium or salt circuit and/or actively heated to avoid plug formation.
- the laminarization section 14 or the dosing lance is unheated and is passively cooled from one side by the freezing part 35 in the neutral position (when the freezing part 35 is located underneath), so that a closure plug is formed in the laminarization section or the dosing lance, which prevents the medium flow from the freezing part 35 or the discharge section of the line arrangement 4 if no medium sample is taken.
- the heating device of the linear table in the area of the free jet piece 33 (zone 1), the sampling part 32 (zone 2) and the closure part 34 (zone 3) is switched on and heated to approx. 300 °C, for example.
- the adjustment part of the linear table moves from zone 3 (closure part) to the position of zone 1 (free jet piece) and liquid medium flows into the waste receptacle 15 or the waste container.
- the linear table After rinsing the sampling device, which can be determined, for example, based on the increase in weight of the waste receptacle or the waste container, the linear table is placed in the position of zone 2 (sample removal part). The sample holder or a sample container is filled with a relevant amount of liquid medium or salt. After filling the sample holder, the linear table is set to the position of the freezing part (zone 4). At the same time as the adjustment, the heating of the laminarization section 14 or the dosing lance is switched off by the heating device or trace heating. A sealing plug forms in the laminarization section 14.
- the sampling device 1 can be used in any fluid system that works with liquid, corrosive media, in particular in Temperatures above 100 °C, preferably above 150 °C. Samples can be taken automatically for later analysis during operation, without the need to change operating parameters, as may be necessary for a person taking the sample in order not to endanger them. Samples are or can be taken automatically, with appropriate control using control technology. Samples can be taken at predefined times, e.g. at constant intervals, or depending on events, including at weekends or at night. Samples are taken in a reproducible manner and always in the same way. Due to the intrinsic pressure control, samples can also be taken from pressurized areas without endangering people.
- the sampling device can be easily adapted to the system or system part 2 (such as a pressurized pipe, container, valve or the like). Pressure fluctuations in system parts are compensated by the sampling device with simple components, whereby a corresponding pressure reduction or pressure difference regulation also takes place when sampling between the internal system pressure and the sample chamber.
- system or system part 2 such as a pressurized pipe, container, valve or the like.
- the sample is taken from a representative, relevant medium-carrying area of the system, so that sampling from dead space volumes or non-representative edge areas is avoided.
- the sample is advantageously taken from a continuously flowing free jet, for example, and in particular after flushing the sampling device with system fluid, whereby the medium flow or salt flow can be interrupted in a controlled manner.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Probenentnahmevorrichtung (1) zur Entnahme einer Probe aus einem in einer Anlage befindlichen flüssigen Medium mit einer Probenaufnahme (16), in die die entnommene Probe über eine Zuführvorrichtung einleitbar ist. Eine definierte, reproduzierte Probenentnahme aus einer Anlage wird dadurch erreicht, dass die Zuführvorrichtung eine Leitungsanordnung (4) aufweist, die eingangsseitig mit einer an ein Anlagenteil (2) der Anlage mediumeinleitend angekoppelten oder ankoppelbaren Anschlusseinheit (10) und ausgangsseitig mit einem mit der Probenaufnahme (16) mediumleitend in Verbindung gebrachten oder bringbaren Ausleitabschnitt versehen ist und eine öffenbare und schließbare Verschlussvorrichtung aufweist.
Description
Probenentnahmevorrichtung zur Entnahme einer Probe aus einem ein flüssiges Medium führenden Anlagenteil sowie Verfahren zur Entnahme einer solchen Probe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Probenentnahmevorrichtung zur Entnahme einer Probe aus einem in einer Anlage befindlichen flüssigen Medium mit einer Probenaufnahme, in die die entnommene Probe über eine Zuführvorrichtung einleitbar ist, sowie auf ein Verfahren zur Entnahme einer Probe aus einem in einem Anlagenteil befindlichen flüssigen Medium mittels einer Probenaufnahme, in die die Probe über eine Zuführvorrichtung eingeleitet wird und ferner auf eine Verwendung einer derartigen Probenaufnahmevorrichtung und eine Anwendung des Verfahrens.
Eine Probenentnahmevorrichtung zur Entnahme einer Probe aus einem in einer Anlage geführten flüssigen Medium dieser Art, wie sie in der EP 2 405 251 A2 angegeben ist, weist eine an einer geeigneten Stelle der Anlage angekoppelte bzw. ankoppelbare Zuführvorrichtung auf, der ausgangsseitig eine Aufnahme zugeordnet ist, um dieser die aus dem flüssigen Medium entnommene Probe in einer bestimmten Menge zuzuführen.
Eine weitere Probenentnahmevorrichtung und ein Verfahren zur Entnahme einer Probe aus einem in einer Anlage geführten flüssigen Medium, insbesondere zur Analyse biologischen Materials, ist in der US 5 902 746 A gezeigt. Zum Bilden eines Verschlusses an verschiedenen Stellen eines Leitungssystems kann dabei das flüssige Medium eingefroren werden und der Verschluss kann durch Zuführung elektrischer Energie unter Erwärmen wieder geöffnet werden.
Eine in der DE 1 955 988 A gezeigte Probenentnahmevorrichtung ist insbesondere zur Probenentnahme flüssiger Metalle und zur chemischen Analyse von Flüssigmetallschmelzen auf Verunreinigungen in Kernreaktorkreisläufen ausgebildet.
Die wiederholte Entnahme einer Probe aus einem in einer Anlage geführten flüssigen Medium ist zweckmäßig, oft sogar geboten, um Änderungen der Eigenschaften des Mediums durch Analyse der Probe festzustellen. So können durch regelmäßige Entnahme und Analyse von aus dem flüssigen Medium entnommenen Proben im Betrieb der Anlage, wie z. B. einem chemischen Reaktor, thermischen Speicher oder einer sonstigen Speicheranlage, die z. B. geschmolzene anorganische Salze, Nitratsalze, Chloridsalze oder Karbonat-Salze bei Temperaturen von 150 °C bis 800 °C als Arbeitsmedium bzw. Wärmeträger verwenden, die Langzeitbeständigkeit des Salzes sowie von damit in Kontakt gebrachten Bauteilen überprüft und geeignete Maßnahmen getroffen werden. Bei solchen Anlagen ist die Entnahme einer Probe mit herkömmlichen Probenentnahmevorrichtungen der genannten Art umständlich, zeitaufwändig und durch die manuelle Probenentnahme potentiell gefährlich. Ein Verzicht auf Probenentnahme, wie z. B. aus salzgeführten Anlagen, kann indes dazu führen, dass Probleme mit Salzkorrosion, z. B. thermisch bedingte Zersetzungsreaktionen oder Korrosionsreaktionen, nicht rechtzeitig detektiert werden. Dies kann weiterhin dazu führen, dass Bauteile unbeobachtet korrodieren, dass das Salz sich zersetzt und dadurch unvorhergesehene Ausfälle der Anlage auftreten oder sogar gesundheitliche Gefahren die Folge sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Probenentnahmevorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine automatisierte Entnahme von Proben aus dem laufenden Betrieb einer Anlage bzw. aus einem Anlagenteil derselben (wie Rohrleitung, Tank oder anderen Komponenten) möglichst sicher und reproduzierbar ermöglicht wird, und ein entsprechendes Verfahren sowie eine Anwendung anzugeben.
Diese Aufgabe wird für die Probenentnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Eine Verwendung der Probenentnahmevorrichtung ist im Anspruch 17 und eine Anwendung des Verfahrens im Anspruch 18 angegeben.
Bei der Probenentnahmevorrichtung ist vorgesehen, dass die Zuführvorrichtung eine Leitungsanordnung aufweist, die eingangsseitig mit einer an ein Anlagenteil der Anlage mediumeinleitend angekoppelten oder ankoppelbaren Anschlusseinheit und ausgangsseitig mit einem mit der Probenaufnahme mediumleitend in Verbindung gebrachten oder bringbaren Ausleitabschnitt versehen ist und eine öffenbare und schließbare Verschlussvorrichtung aufweist.
Mittels der an das Anlagenteil mediumeinleitend angekoppelten Leitungsanordnung und der ausgangsseitig mediumleitend in Verbindung gebrachten Probenaufnahme sowie der öffenbaren und schließbaren Verschlussvorrichtung wird eine automatisierte Entnahme von Proben im laufenden Betrieb der Anlage ohne Gefährdung von Personen erreicht, sodass eine zweckmäßige wiederholte und dabei auch reproduzierbare Entnahme der Proben insbesondere auch bei höheren Temperaturen von z. B. zwischen 100 °C und 1600 °C, vorzugsweise zwischen 150 °C und 800 °C, wie bei in einer Anlage befindlichen geschmolzenen anorganischen Salzen als Arbeitsmedium bzw. Wärmeträger ermöglicht wird. Auch für andere flüssige, beispielsweise korrosive Medien kommt die so ausgebildete automatisierte Probenentnahme in Be-
tracht. Dabei ist die Probenentnahme mittels einer Steuerungseinrichtung präzise durchführbar, steuerbar oder auch regelbar.
Entsprechende Vorteile ergeben sich auch bei dem Verfahren, bei welchem vorgesehen ist, dass an den Anlagenteil eine Leitungsanordnung der Zuführvorrichtung angeschlossen wird und eine definierte Menge des Mediums als Probe unter Öffnen des Strömungswegs durch die Leitungsanordnung in die Probenaufnahme geleitet wird und nach Erreichen der definierten Menge in der Probenaufnahme der Strömungsweg geschlossen wird.
Entsprechende Vorteile ergeben sich auch bei der Verwendung der Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 17 und der Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 18.
Zu einer präzisen Probenentnahme trägt bei, dass die Zuführvorrichtung in einem Eingangsbereich eine Druckminderungsvorrichtung aufweist.
Eine genau reproduzierbare, definierte Probenentnahme wird ferner dadurch begünstigt, dass die Druckminderungsvorrichtung eine mit einem relativ zur Anschlusseinheit reduzierten Querschnitt versehene Rohrleitung oder ein mit einem verengenden Teil zur Eingangsseite hin gerichtetes Düsenteil aufweist.
Eine exakte Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit und damit auch Reproduzierbarkeit der Probenentnahme wird vorteilhaft dadurch zusätzlich begünstigt, dass die Druckminderungsvorrichtung eine dem gegebenenfalls vorhandenen Düsenteil nachgeordnete Druckausgleichseinrichtung bzw. Durchflussbegrenzungseinrichtung, insbesondere ausgebildet als passives fluidisches Ventil, beispielsweise Tesla-Ventil, aufweist.
Weitere Vorteile für eine dosierte Probenentnahme ergeben sich dadurch, dass die Zuführvorrichtung einen Laminarisierungsabschnitt aufweist, insbesondere ausgebil-
det als Dosierlanze, wobei der Laminarisierungsabschnitt bei Ausbildung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 der Druckminderungsvorrichtung in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
Ferner ergeben sich Vorteile für die Steuerung bzw. Regelung der Probenentnahme dadurch, dass die Verschlussvorrichtung in Abhängigkeit von der zu entnehmenden Probengröße und/oder der zeitlichen Abfolge der Probenentnahme automatisch und/oder zeitabhängig steuerbar ist.
Eine zuverlässige Funktion der Verschlussvorrichtung und ein Bauteile schonender Aufbau werden dadurch erhalten, dass die, vorzugsweise im Ausgangsbereich der Zuführvorrichtung angeordnete, Verschlussvorrichtung eine Temperiervorrichtung aufweist, die zum Schließen eine einen Verschlusspfropfen durch Einfrieren des Mediums, insbesondere durch freie oder gezwungene Konvektion, bildende Einfriereinrichtung und zum Öffnen eine den Verschlusspfropfen, insbesondere durch Unterbindung der Konvektion mittels Isolationskörper oder Luft-Strömungshemmer, auflösende Anwärmeinrichtung aufweist.
Ein für die Funktion vorteilhafter Aufbau besteht dabei darin, dass die Einfriereinrichtung einen Kühlluftstrom um einen Leitungsabschnitt der Leitungsanordnung, insbesondere um den Laminarisierungsabschnitt, erzeugenden Ventilator aufweist.
Weitere Vorteile für den Aufbau werden dadurch erhalten, dass die Anwärmeinrichtung eine aktiv mit Energie beaufschlagte Begleitheizung aufweist und/oder passiv unter Nutzung der Wärme des zugeführten Mediums betrieben ist.
Zu einer guten Funktion und Effizienz der Temperiervorrichtung tragen die Maßnahmen bei, dass die Temperiervorrichtung eine mit der Leitungsanordnung wärmeleitend verbundene, insbesondere mit Kühlrippen versehene, Wärmeleiteinheit aufweist.
Eine präzise Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit der Probenentnahme wird auch dadurch vorteilhaft unterstützt, dass die Zuführvorrichtung eine der Leitungsanordnung zugeordnete Druckdifferenzregulierungseinrichtung aufweist, die eine in einer Bypassleitung angeordnete Druckreguliereinheit umfasst, die insbesondere über den Bereich der Temperiervorrichtung eine Druckdifferenzregelung bewirkt.
Ein vorteilhafter Aufbau der Probenentnahmevorrichtung besteht ferner darin, dass die Zuführvorrichtung ausgangsseitig mit einer einen Probenentnahmeteil und einen Abfallentnahmeteil aufweisenden Verstellvorrichtung versehen ist, die einen an einer Trageeinheit gelagerten Verstellteil umfasst, wobei die Probenaufnahme dem Probenentnahmeteil und eine Abfallaufnahme dem Abfallentnahmeteil zugeordnet sind. Das Verstellteil wird vorzugsweise mit einem Befestigungsteil an dem Anlagenteil gehalten.
Eine für den Aufbau und die Funktion vorteilhafte Ausgestaltung besteht ferner darin, dass die Verstellvorrichtung als Lineartisch oder Drehtisch ausgestaltet ist, der des Weiteren einen Führungsteil und eine Antriebseinheit umfasst zum Verstellen des Verstellteils von einer Ruheposition, bei der der Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung verschlossen wird, in eine Abfallentnahmeposition, in der der Abfallentnahmeteil dem Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung zugeordnet ist bzw. in eine Probenentnahmeposition, in der der Probenentnahmeteil dem Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung zugeordnet ist, und zurück.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bestehen darin, dass der Strömungsweg durch Einfrieren des Mediums in einem Abschnitt der Leitungsanordnung zu einem Verschlusspfropfen geschlossen wird und dass der Strömungsweg durch Auflösen des Verschlusspfropfens mittels Wärme geöffnet wird, und ferner darin, dass vor Entnahme der Probe eine zumindest in der Leitungsanordnung befindliche Abfall-
menge des Mediums unter Öffnen des Strömungswegs und anschließendem Schließen in eine Abfallaufnahme geleitet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer an einem Anlagenteil einer Anlage angeschlossenen Probenentnahmevorrichtung,
Fig. 2 eine mit einer Druckdifferenzregulierungseinrichtung ergänzte Probenentnahmevorrichtung gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Probenentnahmevorrichtung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 einen teilweise aufgeschnittenen Ausschnitt der Probenentnahmevorrichtung nach Fig. 3 in dessen Anschlussbereich am Anlagenteil und
Fig. 5 einen weiteren Ausschnitt der Probenentnahmevorrichtung nach Fig. 3 in dessen Aufnahmebereich für die Probe.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Probenentnahmevorrichtung 1 , die an einem Anlagenteil 2 einer (nicht näher gezeigten) Anlage mittels einer Anschlusseinheit 10 angekoppelt ist. Die Anlage mit dem Anlagenteil 2 führt ein flüssiges Medium, das in der Regel korrosiv auf mit ihm in Kontakt kommende Bauteile der Anlage wirkt. Beispielsweise handelt es sich bei der Anlage um einen chemischen Reaktor oder thermischen oder sonstigen Speicher, der z. B. geschmolzenes anorganisches Salz, wie Nitratsalz, Chloridsalz oder Karbonat-Salz bei einer höheren Temperatur im Bereich zwischen 100 °C und 1600 °C, oft zwischen 150 °C bis 800 °C, als Arbeits-
medium bzw. Wärmeträger verwendet. Das flüssige Medium steht dabei in der Regel unter erhöhtem Druck, z. B. in der Größenordnung von einigen Bar oder einigen zehn Bar.
Die Probenentnahmevorrichtung 1 weist eine die Anschlusseinheit 10 und eine daran anschließende Leitungsanordnung 4 umfassende Zuführvorrichtung auf, über die eine aus dem in der Anlage geführten flüssigen Medium entnommene Probe in eine Probenaufnahme 16 geleitet wird. Die Leitungsanordnung 4 weist im Anschluss an die Anschlusseinheit 10 eine in ihrem Querschnitt gegenüber dem Einlassabschnitt der Anschlusseinheit 10 reduzierte Rohrleitung 11 auf, die über eine Druckausgleichseinrichtung 12 bzw. einen Durchflussbegrenzer, die/der z. B. als Tesla-Ventil ausgebildet ist, über einen weiteren Abschnitt der Leitungsanordnung 4, in dem eine Verschlussvorrichtung angeordnet ist, zu der Probenaufnahme 16 führt. Die Probenaufnahme 16 kann bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Wechsel mit einer Abfallaufnahme 15, wie z. B. einem Abfallbehälter, einem mit einem Auslass versehenen Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung 4 zugeordnet werden. Eine vorgebbare bzw. vorgegebene Menge des aus der Anlage entnommenen flüssigen Mediums kann automatisch durch entsprechende zeitabhängige und/oder mengenabhängige Ansteuerung einer die Probenentnahmevorrichtung 1 , insbesondere die Verschlussvorrichtung, steuernden Steuereinrichtung zum Erhalten einer definierten Probe, beispielsweise auch unter Regelung mittels einer Regeleinrichtung eingestellt werden. Dadurch ergibt sich eine reproduzierbare Probenentnahme z. B. in vorgebbaren Zeitabständen oder ereignisabhängig ohne Gefährdung einer Bedienperson und/oder bedienungsabhängigen Fehlereinflüssen.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verschlussvorrichtung in besonderer Weise mittels einer Temperiervorrichtung 13 ausgebildet. Dabei wird zum Verschließen der Leitungsanordnung 4, insbesondere in deren Ausgangsbereich, ein Teil des entnommenen flüssigen Mediums selbst als Verschlusselement genutzt, indem dieses mittels der Temperiervorrichtung 13 in einem Abschnitt der Leitungsan-
Ordnung 4 bis unter seine Erstarrungstemperatur abgekühlt wird, sodass sich durch Einfrieren ein Verschlusspfropfen bildet. Dazu weist die Temperiervorrichtung 13 eine Kühlvorrichtung, beispielsweise umfassend einen Ventilator 132, auf, mittels dessen ein kühlender Luftstrom um den das flüssige Medium führenden betreffenden Leitungsabschnitt erzeugt wird. Zur Wärmeabfuhr ist der Leitungsabschnitt zweckmäßig mit einer z. B. Kühlrippen aufweisenden Wärmeleiteinheit 131 versehen. Durch den Verschlusspfropfen werden andere Verschlusskomponenten eingespart und Korrosionsreaktionen und dadurch bedingte Funktionsbeeinträchtigungen vermieden. Um das für die Probenentnahme durchzuleitende flüssige Medium in die Probenaufnahme 16 zu führen, kann der Ventilator 132 abgeschaltet und die Wärme des zugeführten flüssigen Mediums selbst als passive Wärmequelle genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Temperiervorrichtung 13 mit einer Heizvorrichtung 130 als Begleitheizung versehen, die z. B. als elektrische Heizvorrichtung ausgebildet ist, und deren Wärme z. B. bei eingeschaltetem Ventilator 132 über die Wärmeleiteinheit 131 dem Leitungsabschnitt mit dem Verschlusspfropfen zugeführt wird, der sich dadurch auflöst bzw. schmilzt, sodass das flüssige Medium reguliert in die Probenaufnahme 16 gelangt. Die durch die Leitungsanordnung 4, insbesondere auch den betreffenden Abschnitt derselben, geführte Menge des flüssigen Mediums sowie die Kühlleistung der Temperiervorrichtung 13 und die Aufwärm energie sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass eine relevante Menge des flüssigen Mediums als Probe in die Probenaufnahme 16 unter Steuerung bzw. Regelung der so ausgebildeten Verschlussvorrichtung mittels der Steuereinrichtung gelangt.
Wie Fig. 1 weiter zeigt und vorstehend angesprochen, weist die Probenentnahmevorrichtung 1 auch die Abfallaufnahme 15 auf, die mittels der Verstellvorrichtung 3 anstelle der Probenaufnahme 16 dem Auslass der Leitungsanordnung 4 in einer Abfallentnahmefunktion zugeordnet werden kann. Damit kann vor einer Probenentnahme zumindest ein in der Leitungsanordnung 4 befindlicher, für die Probe bzw. deren Analyse nicht aussagekräftiger Anteil des Mediums abgesondert werden. Auch hierzu kann die Verschlussvorrichtung, beispielsweise also die Temperiervorrichtung 13,
so unter Wärmezufuhr gesteuert werden, dass die Leitungsanordnung 4 zum Abführen der Abfallmenge des flüssigen Mediums in die Abfallaufnahme 15 durch Auflösen des Verschlusspfropfens geöffnet wird. Anschließend kann dann die Probenaufnahme 16 wieder dem Auslass der Leitungsanordnung 4 zugeordnet werden, um eine relevante (aktuelle) Menge des flüssigen Mediums aus der Anlage als Probe zu entnehmen. Zum Verstellen der Abfallaufnahme 15 aus der Abfallentnahmeposition und der Probenaufnahme 16 in die Probenentnahmeposition kann die Leitungsanordnung 4 unter Betätigung der Verschlussvorrichtung, beispielsweise also durch Bildung des Verschlusspfropfens, geschlossen werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Probenentnahmevorrichtung 1 arbeitet folglich beispielsweise wie folgt: Vor der Probenentnahme sind alle ansteuerbaren Komponenten, insbesondere auch der Verschlussvorrichtung bzw. Temperiervorrichtung 13, abgeschaltet. Die Wärmeleiteinheit 131 , insbesondere also die Kühlrippen, sind so dimensioniert, dass die freie Konvektion ausreicht, um die von dem heißen Anlagenteil 2 kommende Wärme abzuführen und in dem Bereich der Leitungsanordnung 4 mit der Wärmeleiteinheit 131 einen erstarrten Verschlusspfropfen bzw. Salzpfropfen zu halten. Die Abfallaufnahme 15 mit dem Abfallbehälter ist dem Ausleitabschnitt zugeordnet bzw. unter dem Auslass angeordnet.
Für den Spülvorgang mit der Abfallentnahmefunktion werden sowohl der Ventilator 132 als auch die Heizquelle der Heizvorrichtung 130 ausgeschaltet. Die Heizvorrichtung 130 ist so dimensioniert, dass sie trotz der zusätzlichen Kühlwirkung durch den Ventilator 132 den Verschlusspfropfen in dem betreffenden Abschnitt der Leitungsanordnung 4 schnell aufschmelzen kann. Ist der Verschlusspfropfen aufgeschmolzen, fließt das Medium bzw. flüssige Salz in die Abfallaufnahme mit dem Abfallbehälter. Der Mediumfluss bzw. Salzfluss wird durch die Druckausgleichseinrichtung 12 bzw. den Durchflussbegrenzer, insbesondere in Ausbildung des Tesla-Ventils, reguliert.
Zur Probenentnahme kann nun die Heizvorrichtung 130 kurz abgeschaltet werden, wodurch die Temperatur in dem betreffenden Abschnitt der Leitungsanordnung 4 aufgrund der starken Kühlwirkung durch den Ventilator 132 extrem sinkt und sich wieder ein Verschlusspfropfen bildet. Der Mediumfluss ist nun kurz unterbrochen. Die Probenaufnahme 16 mit einem Probenbehälter wird nun dem Ausleitabschnitt zugeordnet bzw. unter den Auslass desselben bewegt. Die Heizvorrichtung 130 mit der Heizquelle wird nun wieder angeschaltet und der Verschlusspfropfen schmilzt erneut. Das Medium fließt reguliert durch die Druckausgleichseinrichtung 12 bzw. den Durchflussbegrenzer, insbesondere das Tesla-Ventil, nun in die Probenaufnahme 16. Auf eine Unterbrechung des Mediumflusses kann auch verzichtet werden.
Nach der Probenentnahme wird zuerst die Heizvorrichtung 130 abgeschaltet. Der Ventilator 132 bleibt zunächst eingeschaltet, um die Temperatur in dem betreffenden Abschnitt der Leitungsanordnung 4 möglichst schnell zu senken. Es bildet sich wieder ein Verschlusspfropfen. Nun wird auch der Ventilator 132 abgeschaltet.
Auf diese Weise kann als flüssiges Medium beispielsweise flüssige Salzschmelze vorteilhaft aus einer betreffenden Anlage definiert und reproduzierbar entnommen werden, wie z. B. aus einem thermischen Energiespeicher im Bereich solarthermischer Kraftwerke oder aus salzgeführten Reaktoren, wie endo- oder exothermen Reaktoren.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist gegenüber der Ausgestaltung nach Fig. 1 zusätzlich eine Druckdifferenzregulierungseinrichtung 17 vorhanden, die einen Bypass zu der Leitungsanordnung 4 mit einer Druckreguliereinheit 170 aufweist. Dabei ist der Bypass eingangsseitig in den Ausgangsbereich der Leitungsanordnung 4 und dem Bereich der dort angeordneten Abfallaufnahme 15 bzw. Probenaufnahme 16 angeschlossen und in einen Bereich in Strömungsrichtung vor der Temperiervorrichtung 13 bzw. der Druckausgleichseinrichtung 12, z. B. an die Rohrleitung 11 , zurückgeführt, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Die Druckdifferenzregulierungs-
einrichtung 17 reguliert somit die Druckdifferenz zwischen dem Anlageninnendruck und einer Probenkammer in dem die Probe aus der Leitungsanordnung 4 entnommen wird, wobei die Druckdifferenzregelung selbstregulierende Komponenten aufweist. Die im Bypass angeordnete Druckreguliereinheit 170 basiert beispielsweise auf der Bildung eines Gaspolsters bzw. auf der Verwendung einer flexiblen Membran. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird bei einem Anlagendruck von z. B. 20 bar ein Ausgangsdruck von 1 bar im Bereich der Probenkammer bewirkt. Dadurch lässt sich eine reproduzierbare Probe definiert und auf einfache Weise entnehmen.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Probenentnahmevorrichtung 1 ebenfalls mittels einer Flanschverbindung an einem Anlagenteil 2 angeschlossen und eine Zuführvorrichtung mit einer Leitungsanordnung 4 vorhanden, an deren Ausleitabschnitt bzw. Auslass eine Probenaufnahme 16 im Wechsel mit einer Abfallaufnahme 15 anordenbar ist. Die Verstellung zwischen der Probenaufnahme 16 in die Probenentnahmeposition und der Abfallaufnahme 15 in die Abfallentnahmeposition erfolgt ebenfalls mittels einer Verstellvorrichtung 3, wobei die Verstellvorrichtung 3 bei diesem Ausführungsbeispiel als Lineartisch ausgestaltet ist. In der Leitungsanordnung 4 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Verschlussvorrichtung vorhanden, die eine Temperiervorrichtung 13, insbesondere des vorstehend beschriebenen Aufbaus, zum definierten Zuführen flüssigen Mediums als Probe aufweist. Vor Entnahme der Probe wird auch hierbei in einem Spülvorgang zumindest eine in der Leitungsanordnung 4 vorhandene Abfallmenge in die Abfallaufnahme 15 abgeführt. In der Leitungsanordnung ist, vorliegend im Anschluss an eine Druckausgleichseinrichtung 12, insbesondere ein Tesla-Ventil, eine Dosierlanze eingebaut, mittels deren ein Laminarisierungsabschnitt 14 für das durchgeleitete flüssige Medium gebildet und eine Verbindung zu einem in der Verstellvorrichtung 3 bzw. einem Verstellteil vorhandenen Steuerschlitten geschaffen wird, wobei der Laminarisierungsabschnitt 14 durch den Steuerschlitten verschlossen wird oder in der Abfallentnahmeposition bzw. der Probenentnahmeposition öffnet. Zusätzlich zu dem geschaffenen mechanischen
Verschluss kann beispielsweise bei einer Öffnungsweite von 1 mm bis 3 mm das flüssige Medium, z. B. ein Salzfluss, zur Bildung eines Verschlusspfropfens effizient gekühlt und zur Auflösung angewärmt werden.
Wie Fig. 4 zeigt, ist im Eingangsbereich der Leitungsanordnung 4 ein Düsenabschnitt ausgebildet, der sich zum Eingangsbereich bzw. zum Anlagenteil 2 hin stetig, z. B. konisch, verengt und eine aktive Druckminderung des aus dem Anlagenteil 2 kommenden flüssigen Mediums durch Vergrößerung des Rohrquerschnitts bei gleichbleibender Flussrate bewirkt. Die anschließende Druckausgleichseinrichtung 12, beispielsweise das Tesla-Ventil, dient dann zur weiteren Druckminderung bzw. zum Ausgleich von Gas- bzw. Mediumdrücken.
Wie Fig. 5 zeigt, weist die als Lineartisch ausgebildete Verstellvorrichtung 3 einen Führungsteil 30 sowie eine Antriebseinheit 31 auf, die z. B. mittels eines Zahnrads in eine Zahnstange zum Verstellen des Verstellteils der Verstellvorrichtung 3 eingreift. Der Verstellteil weist einen Probenentnahmeteil 32 mit der Probenaufnahme 16 und einen Abfallentnahmeteil 36 auf, der mit der Abfallaufnahme 15 gekoppelt ist und ein zu dem Abfallentnahmeteil 36 führendes Freistrahlstück 33 aufweist, über das eine Abfallmenge des entnommenen Mediums in die Abfallaufnahme 15 geleitet werden kann. Ferner kann der Lineartisch mit einem Verschlussteil 34 zum Verschließen des Ausgangs der Leitungsanordnung 4 in einer Ruheposition und zudem mit einem Gefrierteil 35 versehen sein, um einen Verschlusspfropfen durch Einfrieren des flüssigen Mediums im Ausgangsbereich der Leitungsanordnung 4 zu bilden. Ferner kann in den Lineartisch eine Heizvorrichtung als Begleitheizung zum Auflösen des Verschlusspfropfens für die Entnahme des flüssigen Mediums integriert sein.
Die Druckausgleichseinrichtung 12, insbesondere das Tesla-Ventil und der Düsenteil 110, sind dauerhaft beheizt, beispielsweise passiv durch die Wärme des flüssigen Mediums bzw. Salzkreislaufs und/oder aktiv begleitbeheizt, um Pfropfenbildung zu vermeiden. Der Laminarisierungsabschnitt 14 bzw. die Dosierlanze ist unbeheizt und
wird in Neutralposition (wenn das Gefrierteil 35 darunter liegt) durch das Gefrierteil 35 von einer Seite passiv gekühlt, sodass sich ein Verschlusspfropfen in dem Lami- narisierungsabschnitt bzw. der Dosierlanze bildet, welcher den Mediumfluss aus dem Gefrierteil 35 bzw. Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung 4 verhindert, wenn keine Mediumprobe entnommen wird.
Bei der Probenentnahme wird die Heizvorrichtung des Lineartischs im Bereich des Freistrahlstücks 33 (Zone 1 ), des Probenentnahmeteils 32 (Zone 2) und des Verschlussteils 34 (Zone 3) angeschaltet und z. B. auf ca. 300 °C beheizt. Dabei erwärmt sich der betreffende Leitungsabschnitt, insbesondere der Laminarisierungsab- schnitt 14 bzw. die Dosierlanze, und der Verschlusspfropfen, beispielsweise Salzpfropfen, löst sich durch Aufschmelzen auf. Der Verstellteil des Lineartischs bewegt sich von der Zone 3 (Verschlussteil) auf die Position der Zone 1 (Freistrahlstück) und flüssiges Medium fließt in die Abfall-aufnahme 15 bzw. den Abfallbehälter. Nach dem Spülen der Probenentnahmevorrichtung, das z. B. in Abhängigkeit der Gewichtszunahme der Abfallaufnahme bzw. des Abfallbehälters festgestellt werden kann, wird der Lineartisch in die Position der Zone 2 (Probenentnahmeteil) gestellt. Die Probenaufnahme bzw. ein Probenbehälter wird mit einer relevanten Menge flüssigen Mediums bzw. Salzes befüllt. Nach Befüllen der Probenaufnahme wird der Lineartisch auf die Position des Gefrierteils (Zone 4) gestellt. Gleichzeitig zu der Verstellung wird die Beheizung des Laminarisierungsabschnitts 14 bzw. der Dosierlanze durch die Heizvorrichtung bzw. Begleitheizung abgestellt. Es bildet sich ein Verschlusspfropfen in dem Laminarisierungsabschnitt 14.
Mit entsprechender Funktion und analogen Komponenten wie der Lineartisch kann auch eine Ausgestaltung der Probenentnahmevorrichtung 1 mit Drehtisch aufgebaut werden.
Die Probenentnahmevorrichtung 1 kann Anwendung finden in jeder strömungstechnischen Anlage, die mit flüssigen, korrosiven Medien arbeitet, insbesondere bei
Temperaturen über 100 °C, vorzugsweise über 150 °C. Die Entnahme von Proben zur späteren Analyse kann aus dem laufenden Betrieb automatisch erfolgen, wobei keine Änderung von Betriebsparametern erforderlich ist, wie es für eine Proben nehmende Person nötig sein kann, um sie nicht zu gefährden. Die Probenentnahme wird bzw. kann automatisiert durchgeführt werden, wobei eine zweckmäßige Steuerung über Regeltechnik möglich ist. Die Probenentnahme kann wahlweise an vordefinierten Zeitpunkten z. B. in konstanten Intervallen oder ereignisabhängig erfolgen, auch an Wochenenden oder nachts. Die Probenentnahme erfolgt reproduzierbar in immer gleicher Weise. Infolge der intrinsischen Druckregelung kann eine Probe ohne Gefährdung von Personen auch aus druckbeaufschlagten Stellen erfolgen.
Die Anpassung der Probenentnahmevorrichtung kann entsprechend der Anlage bzw. dem Anlagenteil 2 (wie druckbeaufschlagtes Rohr, Behälter, Ventil oder dergleichen) einfach vorgenommen werden. Druckschwankungen in Anlagenteilen werden durch die Probenentnahmevorrichtung mit einfachen Komponenten ausgeglichen, wobei auch eine entsprechende Druckminderung bzw. Druckdifferenzregulierung bei Probenentnahme zwischen dem Anlageninnendruck und der Probenkammer erfolgt.
Die Probenentnahme erfolgt aus einem repräsentativen, relevanten mediumführenden Bereich der Anlage, sodass eine Entnahme aus Totraumvolumina bzw. nichtrepräsentativen Randbereichen vermieden wird. Dabei erfolgt die Entnahme vorteilhaft z. B. aus einem kontinuierlich fließenden Freistrahl und insbesondere nach Spülen der Probenentnahmevorrichtung mit Anlagenfluid, wobei der Mediumfluss bzw. Salzfluss gesteuert unterbrochen werden kann.
Durch die Ausbildung der Verschlussvorrichtung mittels der Temperiervorrichtung 13 unter Einfrieren des entnommenen Mediums werden Leckagen und ein ungewollter Salzaustritt vermieden, wobei ein Salzkriechen in Dichtungen und sonstige Spalte nach der Probenentnahme unterbunden wird.
Claims
1. Probenentnahmevorrichtung (1 ) zur Entnahme einer Probe aus einem in einer Anlage befindlichen flüssigen Medium mit einer Probenaufnahme (16), in die die entnommene Probe über eine Zuführvorrichtung einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung eine Leitungsanordnung (4) aufweist, die eingangsseitig mit einer an ein Anlagenteil (2) der Anlage mediumeinleitend angekoppelten oder ankoppelbaren Anschlusseinheit (10) und ausgangsseitig mit einem mit der Probenaufnahme (16) mediumleitend in Verbindung gebrachten oder bringbaren Ausleitabschnitt versehen ist und eine öffenbare und schließbare Verschlussvorrichtung aufweist.
2. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung in einem Eingangsbereich eine Druckminderungsvorrichtung aufweist.
3. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungsvorrichtung eine mit einem relativ zur Anschlusseinheit (10) reduzierten Querschnitt versehene Rohrleitung (11 ) oder ein mit einem verengenden Teil zur Eingangsseite hin gerichtetes Düsenteil (110) aufweist.
4. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungsvorrichtung eine dem gegebenenfalls vorhandenen Düsenteil (11 ) nachgeordnete Druckausgleichseinrichtung (12), insbesondere ausgebildet als passives fluidisches Ventil, beispielsweise Tesla-Ventil, aufweist.
5. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung einen Laminarisierungsabschnitt (14) aufweist, insbesondere ausgebildet als Dosierlanze, wobei der Laminarisierungsabschnitt (14) bei Ausbildung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 der Druckminderungsvorrichtung in Strömungsrichtung nachgeordnet ist.
6. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung in Abhängigkeit von der zu entnehmenden Probengröße und/oder der zeitlichen Abfolge der Probenentnahme automatisch ereignisabhängig und/oder zeitabhängig steuerbar ist.
7. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, vorzugsweise im Ausgangsbereich der Zuführvorrichtung angeordnete, Verschlussvorrichtung eine Temperiervorrichtung (13) aufweist, die zum Schließen eine einen Verschlusspfropfen durch Einfrieren des Mediums, insbesondere durch freie oder gezwungene Konvektion, bildende Einfriereinrichtung und zum Öffnen eine den Verschlusspfropfen, insbesondere durch Unterbindung der Konvektion mittels Isolationskörper oder Luft-Strömungshemmer, auflösende Anwärmeinrichtung aufweist.
8. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfriereinrichtung einen Kühlluftstrom um einen Leitungsabschnitt der Leitungsanordnung (4), insbesondere um den Laminarisierungsabschnitt (14), erzeugenden Ventilator (132) aufweist.
9. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwärmeinrichtung eine aktiv mit Energie beaufschlagte Begleitheizung aufweist und/oder passiv unter Nutzung der Wärme des zugeführten Mediums betrieben ist.
10. Probenentnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (13) eine mit der Leitungsanordnung (4) wärmeleitend verbundene, insbesondere mit Kühlrippen (5) versehene, Wärmeleiteinheit (131 ) aufweist.
11 . Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung eine der Leitungsanordnung (4) zugeordnete Druckdifferenzregulierungseinrichtung (17) aufweist, die eine in einer Bypassleitung (171 ) angeordnete Druckreguliereinheit (170) umfasst.
12. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung ausgangsseitig mit einer einen Probenentnahmeteil (32) und einen Abfallentnahmeteil (36) aufweisenden Verstellvorrichtung (3) versehen ist, die einen an einer Trageeinheit gelagerten Verstellteil umfasst,
wobei die Probenaufnahme (16) dem Probenentnahmeteil (32) und eine Abfallaufnahme (15) dem Abfallentnahmeteil (36) zugeordnet sind.
13. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (3) als Lineartisch oder Drehtisch ausgestaltet ist, der des Weiteren einen Führungsteil (30) und eine Antriebseinheit (31 ) umfasst zum Verstellen des Verstellteils von einer Ruheposition, bei der der Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung verschlossen wird, in eine Abfallentnahmeposition, in der der Abfallentnahmeteil (36) dem Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung (4) zugeordnet ist, bzw. in eine Probenentnahmeposition, in der der Probenentnahmeteil (32) dem Ausleitabschnitt der Leitungsanordnung (4) zugeordnet ist, und zurück.
14. Verfahren zur Entnahme einer Probe aus einem in einem Anlagenteil (2) befindlichen flüssigen Medium mittels einer Probenaufnahme (16), in die die Probe über eine Zuführvorrichtung eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlagenteil (2) eine Leitungsanordnung (4) der Zuführvorrichtung angeschlossen wird und eine definierte Menge des Mediums als Probe unter Öffnen des Strömungswegs durch die Leitungsanordnung (4) in die Probenaufnahme (16) geleitet wird und nach Erreichen der definierten Menge in der Probenaufnahme (16) der Strömungsweg geschlossen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg durch Einfrieren des Mediums in einem Abschnitt der Leitungsanordnung (4) zu einem Verschlusspfropfen geschlossen wird und dass der Strömungsweg durch Auflösen des Verschlusspfropfens mittels Wärme geöffnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor Entnahme der Probe eine zumindest in der Leitungsanordnung (4) befindliche Abfallmenge des Mediums unter Öffnen des Strömungswegs und anschließendem Schließen in eine Abfallaufnahme (15) geleitet wird.
17. Verwendung der Probenaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Entnahme einer Probe aus einem chemischen Reaktor oder einem Speicher, wie thermischem Speicher, wobei das flüssige Medium ein korrosives, insbesondere salzhaltiges Fluid bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, insbesondere im Bereich zwischen 100 °C und 1600 °C, ist.
18. Anwendung des Verfahrens zur Entnahme einer Probe aus einem in einem Anlagenteil (2) einer Anlage befindlichen flüssigen Medium nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Anlage ein chemischer Reaktor oder ein Speicher, wie thermischer Speicher, ist und das flüssige Medium ein korrosives, insbesondere salzhaltiges Fluid, insbesondere bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, insbesondere im Bereich zwischen 100 °C und 1600 °C, ist.
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