Rinne zum Sammeln und Leiten von fließfähiαen Stoffen und ihre Verwendung
Die Erfindung betrifft eine Rinne, die in einem Querschnitt eine Kontur beschreibt,
a) wobei die Kontur einen ersten linearen Abschnitt „Boden", und mindestens einen zweiten linearen Abschnitt „Unterschenkel" umfasst, wobei Unterschenkel und Boden innerhalb der Rinne einen stumpfen Winkel einschließen,
b) wobei die Kontur mindestens einen dritten linearen Abschnitt „Ober¬ schenkel" umfasst, wobei Oberschenkel und Unterschenkel innerhalb der Rinne einen Winkel einschließen,
c) wobei die Kontur mindestens einen vierten linearen Abschnitt „Innen¬ schenkel" umfasst, wobei Innenschenkel und Oberschenkel innerhalb der Rinne einen Winkel einschließen,
d) und wobei die Summe der Winkel zwischen Boden und Unterschenkel, zwischen Unterschenkel und Oberschenkel und zwischen Oberschenkel und Innenschenkel mindestens 270° beträgt
und ihre Verwendung für ein Probenahmegestell für Analyseeinrichtungen wie Messgeräte, Absperr- und Regulierarmaturen, Kühler, Filter oder dergleichen, die insbesondere dazu dienen, aus Stoffströmen in Apparaten oder Anlagen
entnommene Proben zwecks Untersuchung aufzubereiten, wobei das Probenahmegestell eine nach oben hin geöffnete, blecherne Rinne aufweist, die unterhalb der Analyseeinrichtungen angeordnet und dafür bestimmt ist, Stoffe, die bei Probenahme der Gravitation folgend herabfallen, aufzufangen, sie zu sammeln und gegebenenfalls zusammen mit fortströmenden Kühlmedien definiert abzuleiten.
Probenahmegestelle der vorgenannten Art finden sich in vielen chemischen Anlagen oder auch in Kraftwerken. Ihre Funktion besteht darin, Analyseeinrich¬ tungen wie beispielsweise Messgeräte, Armaturen, Kühler, Filter oder dergleichen in einer für den Menschen angenehm zugänglichen Höhe zu tragen, so dass das Personal der Qualitätssicherung in einer ergonomisch günstigen Haltung Proben entnehmen und diese untersuchen kann.
Herkömmliche Probenahmegestelle sind mit einer nach oben hin geöffneten, im Querschnitt rechteckigen Rinne ausgerüstet. Die nach oben gewandte Öffnung wird in der Regel mit einem Lochblech abgedeckt. Das Lochblech dient als Stellfläche für Laborflaschen und als Ablagefläche für Werkzeug und demontierte Armaturen. Eine Rinne mit Lochblech ähnelt einer Tresendrainage, die sich unter gastronomischen Schankarmaturen findet. Die Funktion von Thekendrainage und der Rinne des Probenahmegestells ist dieselbe: Beide nehmen verspritzte oder übergelaufene Flüssigkeiten auf, sammeln und leiten sie gegebenenfalls definiert ab. Zugleich können größere Gegenstände auf ihr abgestellt werden.
Bei vorliegenden Probenahmegestellen werden häufig fließfähige Stoffe freige¬ setzt, sobald die Entnahmearmaturen geöffnet werden. Herabtropfende Flüs- sigkeiten dringen durch das Lochblech in die Rinne ein und werden über ein Abflussrohr definiert abgeleitet.
Ein Nachteil der konventionellen Probenahmegestelle besteht darin, dass das Lochblech schwierig zu reinigen ist. Darüber hinaus kommt es häufig vor, dass das Personal zylindrische Teile der Analyseeinrichtungen, wie beispielsweise den Mantel eines Kühlers abnimmt und diesen angesichts seines hohen Gewichts auf dem Lochblech ablegt. Aufgrund seiner zylindrischen Form kann
der Mantel des Kühlers fortrollen und herabfallen. Für die am Probe¬ nahmegestell arbeitenden Analytiker besteht daher eine große Unfallgefahr.
Die Erfindung macht es sich deswegen zur Aufgabe, ein Probenahmegestell der bekannten Art dahingehend weiterzubilden, dass es einfach zu reinigen ist, und dass Armaturenteile und Werkzeuge sicher auf der Rinne ablegbar sind. Darüber hinaus muss die Rinne auch bei großen Längen stabil und kosten¬ günstig zu fertigen sein.
Es wurde gefunden, dass sich diese Aufgabe mit einer Rinne der eingangs genannten Art lösen läßt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich die Rinne mit Oberschenkel und Innenschenkel aufgrund ihrer besonderen Geometrie nicht nur in Probenahmegestellen, sondern auch in völlig anderen Einsatzgebieten vielfältig und vorteilhaft nutzen lässt. So ist es vorstellbar, sie universell zum Leiten und/oder Sammeln von fließfähigen Stoffen wie flüssigen Gerinnen oder fluidisierten Schüttgütern einzusetzen. Insbesondere dann ist es vorteilhaft, die Rinne mit einem Deckel zu versehen.
Die Winkel- und Längenverhältnisse der linearen Abschnitte richten sich nach dem jeweiligen Einsatzzweck; sie sind in Hinblick auf den Strömungsquerschnitt und das Flächenmoment der Rinne zu optimieren.
Die Optimierung der allgemeinen Rinnenkontur für ein Probenahmegestell führt zu dem oben erwähnten rechten Winkel ß zwischen Oberschenkel und Unterschenkel und zu einem spitzen oder allenfalls rechten Winkel γ zwischen Innenschenkel und Oberschenkel. Gleichwohl können andere Einsätze andere Parameterwerte für die Winkel ß und γ erforderlich machen. Damit die allgemein vorteilhafte Kontur der Rinne gewahrt bleibt, muss die Summe der beiden Winkel ß und γ und des stets stumpfen Winkels α jedoch immer mindestens 270° betragen.
Als besonders universell haben sich Konturen erwiesen, deren Oberschenkel kürzer ist als der Unterschenkel. Der Unterschenkel kann wiederum länger sein als der Innenschenkel. Im übrigen kann die Kontur so parametrisiert werden, wie nachstehend für den besonderen Einsatzzweck im Probenahmegestell beschrieben.
Die erfindungsgemäß gestalteten Rinnen können für den Transport einer Vielzahl von im weitesten Sinne „fließfähigen" Stoffen eingesetzt werden. Darunter sind nicht nur flüssige oder fluide Stoffe zu verstehen, sondern auch feste Stoffe, etwa Schüttgut, das sich in solchen Rinnen fördern läßt. Die Förderung geschieht dabei, bei geeigneter Neigung der Rinnen, über die Schwerkraft oder auch durch Rütteleinrichtungen oder Vibratoren, die dem zu fördernden festen Gut eine Förderrichtung aufprägen. Derartige Rüttelförderer werden insbesondere für den Transport von Bergbauprodukten und Schüttgut, aber auch in Sortieranlagen und bei der Herstellung und Verteilung von Baumaterialien eingesetzt sowie in der Landwirtschaft/Nahrungsmittelindustrie im Transport und bei der Verarbeitung von landwirtschaftlichen Produkten.
Für die Förderung kann es zweckmäßig sein, die Rinnen mit einem rutschfesten und/oder dämpfenden Belag oder einer solchen Beschichtung zu versehen, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff. Auf diese Weise ist eine Bergaufförderung möglich wie auch die Förderung von empfindlichen Gütern. Des Weiteren ergibt sich eine Geräuschdämpfung. Ein solcher Belag kann beispielsweise auch ein Muster aus Noppen oder Rippen aufweisen.
Eine weitere Variante ist die Ausstattung des Mantelblechs mit einer Profilierung, beispielsweise von Rippen oder Noppen, die in das Metall eingezogen werden. Solche Profilierungen erlauben es, auch rollfähiges Gut in einem flachen Winkel berauf zu fördern, ohne dass das Transportgut zurückrollt oder rutscht.
Die Erfindung betrifft entsprechend weiterhin ein Probenahmegestell, bei welchem die Rinne aus einem Mantelblech und aus zwei Seitenblechen besteht, welche das Mantelblech beidseitig flankieren. Das Mantelblech ist dergestalt abzuwinkein, dass es in einem zu den Seitenblechen parallelen Querschnitt eine
Kontur beschreibt, die mehrere lineare Abschnitte umfasst. Dabei sollte die Kontur zumindest einen ersten linearen Abschnitt „Boden" und einen zweiten linearen Abschnitt „Unterschenkel" umfassen, wobei Unterschenkel und Boden innerhalb der Rinne einen stumpfen Winkel einschließen.
Dank des stumpfen Winkels zwischen Unterschenkel und Boden kann das Mantelblech problemlos abgekantet werden. Wenn das Mantelblech mit den beiden Seitenblechen verschweißt ist, entsteht auf diese Weise eine äußerst stabile und kostengünstige Rinne. Rinnen für Förderzwecke können keine Seitenbleche aufweisen oder nur ein Abschlussblech an einer Seite. In solch einem Fall kann es bei größeren Längen der Rinne zweckmäßig sein, diese an ihrer offenen Oberseite in regelmäßigen Abständen mit übergeschweißten Bügeln zu stabilisieren. Sind an der Oberseite Ablageschenkel vorgesehen, können auf die Ablageschenkel Deckelbleche aufgeschweißt werden, die dem gleichen Zweck dienen. Der stumpfe Winkel zwischen Unterschenkel und Boden beträgt insbesondere 100° bis 130° und vorzugsweise etwa 110°. Die Rinne erhält trotz einer geringen Wandstärke ein hohes Flächenmoment, wodurch die Rinne auch über lange Abschnitte selbsttragend ist.
Zweckmäßig weitergebildet wird die Kontur durch mindestens einen dritten line¬ aren Abschnitt „Oberschenkel", der mit dem Unterschenkel innerhalb der Rinne einen Winkel von > 70° und vorzugsweise einen rechten Winkel einschließt. Durch den Oberschenkel wird die Stabilität der Rinne weiter erhöht.
Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Kontur besteht in einem vierten linearen Abschnitt „Innenschenkel", welcher mit dem Oberschenkel entweder einen spitzen Winkel von vorzugsweise > 70° oder einen rechten Winkel einschließt. Der Innenschenkel bildet eine Art Einlauftrichter für die Rinne, so dass herabtropfende Stoffproben sicher aufgefangen werden.
Um das Ablegen von Armaturteilen in der Rinne weiter zu verbessern, schlägt die vorliegende Erfindung vor, in die Kontur zusätzlich mindestens einen fünften linearen Abschnitt „Ablageschenkel" einzugliedern, der sich horizontal erstreckt. Dieser Ablageschenkel dient zum Auflegen der von der Armaturentafel entfern¬ ten Armaturen und erhöht die Stabilität.
Grundsätzlich können alle vorgenannten Schenkel einfach oder doppelt vorhanden sein. Je nach Lastfall ist die Kontur symmetrisch oder asymmetrisch auszubilden. Eine symmetrische Geometrie erhöht das polare Widerstandsmoment der Rinne. Eine asymmetrische Kontur kann bei außermittigen Belastungen vorteilhaft sein.
Vorteilhafterweise wird die nach oben hin geöffnete Rinne mit einem Deckel ausgerüstet, mittels welchem die Rinne verschließbar ist. Der Deckel liegt in einer Verschlussposition auf den Ablageschenkeln auf und ist gegenüber diesen abgedichtet. Der Deckel verhindert, dass unerwünschten Fremdstoffe in die Rinne eindringen oder umweltschädliche Medien, die durch die Rinne gefördert werden, diese verlassen. Ein solcher Deckel erhöht die Verwindungssteifigkeit, wenn er formschlüssig eingepasst oder eingeschweißt ist.
Die Kontur kann mit Hilfe von Rippenblechen weiter versteift werden. Die Rippenbleche sind auf die Ablageschenkel aufzulegen und dort beidseitig anzuschweißen, so dass das Rippenblech die Rinne brückenartig überspannt. Durch diese Maßnahme dienen die Rippenbleche als zusätzliche Ablagefläche für kleine Armaturenteile und Werkzeuge, die nicht durch die Ablageschenkel gestützt werden.
Darüber hinaus ist es denkbar, die Rinne an ihrer Unterseite mit dreieckigen Rippenblechen zu versehen, die sich entweder entlang der Rinnenlängsachse erstrecken oder in einem Winkel von etwa 45° oder 90° dazu angestellt sind.
Falls die aufgesammelten Stoffe in den Kreislauf des Apparats zurück- oder einer Entsorgung zugeführt werden sollen, empfiehlt es sich, in der Rinne ein Abflussrohr münden zu lassen.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen für ein Probenahmegestell mit einer erfindungsgemäßen Rinne erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 : Erfindungsgemäßes Probenahmegestell in
Vorderansicht;
Fig. 2: Erfindungsgemäßes Probenahmegestell in Seitenansicht;
Fig. 3: erste Ausführungsform der Rinne im Querschnitt Q;
Fig. 4: zweite Ausführungsform der Rinne im Querschnitt Q;
Fig. 5: Mantelblech der erste Ausführungsform aus Figur 3, perspektivisch;
Fig. 6: allgemeine Kontur der Rinne im Querschnitt Q.
Ein Probenahmegestell 1 ist in Figur 1 in Vorderansicht dargestellt. Es umfasst einen Rahmen 2, auf dem mittig eine Armaturentafel 3 angebracht ist. Auf der Armaturentafel 3 sind wiederum mehrere Analyseeinrichtungen 4 angeordnet. Hierbei handelt es sich unter anderem um Messgeräte 4a, Absperr- und Regulierarmaturen 4b, Kühler 4c und Filter 4d. Das Probenahmegestell 1 wird über Leitungen 5 mit Kühlmedium versorgt, mit welchem einige der Analyse¬ einrichtungen 4 gespeist werden. Mit Hilfe der Analyseeinrichtungen 4 werden aus dem Apparat oder der (chemischen) Anlage entnommene Proben zur Untersuchung aufbereitet, z. B. entspannt, gekühlt oder gefiltert.
Wie gut in Figur 2 erkennbar, ist unterhalb der Armaturentafel 3 eine nach oben hin geöffnete Rinne 7 an dem Rahmen 2 des Proberahmengestells 1 angebracht. Herabtropfende Flüssigkeiten, die vor allem beim Öffnen der Entnahmearmaturen 4b freigesetzt werden, werden in der Rinne 7 gesammelt und werden über ein Abflussrohr 9 definiert abgeleitet. Auch leitet die Rinne 7 erwärmtes Kühlmedium, welches die Analyseeinrichtungen 4 durchlaufen hat, kontinuierlich fort. Sofern zum Entnehmen der Stoffprobe ein Teil einer Analyseeinrichtung 4 abgelöst werden muss, kann das abgelöste Teil direkt in der darunter befindliche Rinne 7 abgelegt werden. Dort kann es austropfen und ist gegen Fortrollen geschützt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rinne zeigt Figur 3 in einem Querschnitt Q. Die Rinne 7 wird von drei zusammengeschweißten Blechen gebildet, nämlich einem Mantelblech 10 und zwei Seitenblechen 11a, 11 b, die das Mantelblech 10 beidseitig flankieren. In Figur 3 ist lediglich ein Seitenblech 11a gezeichnet, welches sich in der Zeichenebene erstreckt und mithin parallel zu dem Querschnitt Q ausgerichtet ist. Das Seitenblech 11a nimmt eine trapezartige Fläche ein und bildet mit einem unteren Dreiecksbe¬ reich 12 eine Art Konsole, welche die Rinne 7 trägt.
Das Mantelblech 10 ist abgewinkelt, dass es im Querschnitt Q eine polygonale und symmetrische Kontur 13 beschreibt, die sich aus insgesamt neun linearen
Abschnitten zusammensetzt. Ein erster linearer Abschnitt 14 bildet den Boden der Rinne 7. Zur Seite hin schließt sich an den Boden 14 ein zweiter linearer
Abschnitt 15 an, der nachfolgend als „Unterschenkel" bezeichnet wird. Boden 14 und Unterschenkel 15 schließen gemeinsam auf der Innenseite der Rinne 7 einen stumpfen Winkel α ein. Der stumpfe Winkel α beträgt in diesem Fall 110°.
An den Unterschenkel 15 schließt sich ein dritter linearer Abschnitt „Oberschen¬ kel" 16 an, welcher mit dem Unterschenkel 15 einen rechten Winkel ß ein¬ schließt.
Entlang der Kontur 13 folgt dem Oberschenkel 16 ein vierter linearer Abschnitt 17 „Innenschenkel", der mit dem Oberschenkel 16 auf der Innenseite der Rinne 7 einen spitzen, rechten oder stumpfen Winkel γ einschließt. In dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel γ=γi 90°, bei dem in Figur 4 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel beträgt der Win¬ kel γ=γ2 hingegen 70°.
Auf den Innenschenkel 17 folgt abschließend ein fünfter linearer Abschnitt 18 „Ablageschenkel", welcher sich horizontal erstreckt. Der Ablageschenkel 18 dient als Ablagefläche für Laborflaschen und Armaturenteile. Die Seitenbleche 11a, 11b hindern diese Dinge am Fortrollen.
Aufgrund des symmetrischen Aufbaus der Kontur 13 sind die vorbeschriebenen linearen Abschnitte 15, 16, 17 und 18 doppelt vorhanden, so dass sich die
Kontur 13 zuzüglich des einfach vorhandenen Bodens 14 aus insgesamt neun linearen Abschnitten zusammensetzt.
Gegebenenfalls kann die Rinne 7 wird von mehren, hier nicht dargestellten
Rippenblechen überbrückt werden, die beiderseits der Rinnenöffnung auf den Ablageschenkeln 18 aufliegen. Die Rippenbleche versteifen die Struktur und schaffen eine zusätzliche Ablagefläche. Die gesamte Rinne 7 ist aus nichtrostenden Blechen zusammengeschweißt. Sofern es das in der Rinne 7 befindliche Medium erlaubt bzw. erfordert, kann die Rinne 7 auch aus
Kohlenstoff-Stahl, aus legiertem Sonderstahl, aus Nichteisen-Metall sowie aus Kunststoff oder aus einem keramischen Werkstoff bestehen. Gegebenenfalls sind die Rinnenwerkstoffe zu beschichten.
Aus Figur 6 gehen alle Parameter hervor, die zur Beschreibung der Kontur 13 der universell verwendbaren Rinne 7 erforderlich sind. Dies sind:
LB: Länge des Bodens;
Lu: Länge des Unterschenkels;
Lo: Länge des Oberschenkels;
Li: Länge des Innenschenkels;
LA: Länge des Ablageschenkels;
α: Winkel zwischen Boden und Unterschen- kel;
ß: Winkel zwischen Unterschenkel und Ober¬ schenkel;
γ: Winkel zwischen Oberschenkel und Innen¬ schenkel;
d: Wandstärke.
Durch Variation dieser neun Parameter wird die Kontur 13 der Rinne 7 für unterschiedliche Einsatzfelder optimiert. Zielgrößen sind der Strömungs¬ querschnitt, die Widerstandsmomente und das Längengewicht. Bei der Optimierung ist α stets ein stumpfer Winkel anzunehmen, die Summe der Winkel α, ß und γ soll mindestens 270° betragen.
Vorzugsweise gilt für die Längen der Schenkel 15, 16 und 17: Li < Lo < Ly. Der optionale Ablageschenkel 18 verläuft stets horizontal.
Gegebenenfalls wird die Rinne 7 mit einem Deckel 19 abgedeckt, der ein Austreten des in der Rinne 7 befindlichen Stoffen bzw. ein Eintreten von Fremdstoffen verhindert. Der Deckel 19 liegt in einer Verschlussposition auf den Ablageschenkeln auf 18 und ist gegenüber diesen abgedichtet. Der Deckel 19 kann zu Inspektionszwecken jederzeit geöffnet werden.
- Patentansprüche -