WO2021122229A1 - Transportables probennahmebehältnis, probennahmesystem und verfahren zur probennahme - Google Patents

Transportables probennahmebehältnis, probennahmesystem und verfahren zur probennahme Download PDF

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WO2021122229A1
WO2021122229A1 PCT/EP2020/085298 EP2020085298W WO2021122229A1 WO 2021122229 A1 WO2021122229 A1 WO 2021122229A1 EP 2020085298 W EP2020085298 W EP 2020085298W WO 2021122229 A1 WO2021122229 A1 WO 2021122229A1
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WO
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sampling
fitting
container
sampling container
retractable
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PCT/EP2020/085298
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Torsten Rest
Walter Wiegand
Einar MÖLLER
Thomas Pfauch
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Endress+Hauser (Deutschland) Gmbh+Co. Kg
K+S Aktiengesellschaft
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Publication date
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Definitions

  • Transportable sampling container, sampling system and method for sampling are Transportable sampling container, sampling system and method for sampling
  • the invention relates to a sampling container for a fluid contained in a process container, a sampling system comprising a sampling container and a lock fitting, and a method for sampling.
  • the fluid is a flowable medium, for example an at least partially liquid and / or gaseous medium.
  • Electrochemical sensors use electrochemical measurement technology or analytical measurement technology to record the activities of chemical substances in order to record a correlated process variable of the process medium.
  • Such electrochemical sensors can be designed, for example, as potentiometric sensors such as ion-selective electrodes (ISE), especially pH electrodes, or amperometric sensors, such as disinfection sensors.
  • ISE ion-selective electrodes
  • pH electrodes ion-selective electrodes
  • amperometric sensors such as disinfection sensors.
  • electrochemical sensors includes those based on electrolyte-insulator-semiconductor layer stacks (English: electrolyte-insulator-semiconductor, for short: EIS), conductive or capacitive conductivity sensors, and (spectro) - photometrically operating sensors, for example turbidity sensors.
  • EIS electrolyte-insulator-semiconductor
  • conductive or capacitive conductivity sensors conductive or capacitive conductivity sensors
  • (spectro) - photometrically operating sensors for example turbidity sensors.
  • the electrochemical sensors are moved, manually or automatically, axially between a process position and a service position of the retractable fitting. In the service position, the electrochemical sensor is typically sealed against the fluid. The electrochemical sensor can be removed from the retractable fitting in the service position and thus checked, calibrated, cleaned and / or replaced.
  • a sampling device which comprises a sampling valve serving as a lock fitting.
  • the sampling valve is designed to be fixed to a standardized fermenter nozzle and has a sample chamber of defined volume. After the valve is closed, the rear sealing element opens the way to a transport line connected to it.
  • a disadvantage of the solution given in DE 102006 19242 A1 is, on the one hand, that the transport line is not completely sealed off from the fluid. On the other hand, the sample chamber itself is not transportable, so that the sample has to be diverted from the sample chamber by means of the fluid line.
  • DE 102014 102600 A1 discloses a dip tube serving as a lock fitting, in which, in a first position of the dip tube, the end of a liquid line is immersed in a liquid contained in a process container.
  • the liquid can be transported from the process container into the collecting vessel by applying a pressure difference between the first end of the liquid line and a second end of the liquid line opening into a collecting vessel.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a solution that can be integrated into a lock fitting in order to remove a sample as easily as possible from a process container which is sealed in a fluid-tight manner.
  • sampling container a sampling system, comprising a sampling container and a lock fitting, and a method for sampling.
  • the object is achieved by a transportable sampling container for taking a sample of a fluid contained in a process container, the sampling container being adjustable between a sampling position and a transport position, wherein in the sampling position at least one is arranged on a first end section of the sampling container and in a The closable opening leading to the interior of the sampling container is open, a sample chamber arranged in the interior being sealed fluid-tight in the transport position, and the sampling container being insertable into a movable lock fitting connected to the process container in such a way that the lock fitting is in a first extended position of the lock fitting the process container is sealed in a fluid-tight manner and that in a second retracted position of the lock fitting the sampling container seals the process container in a fluid-tight manner t seals and the sampling container inserted into the lock fitting protrudes with its first end section into the fluid.
  • At least one opening is provided through which the fluid can flow into the sample chamber.
  • several such openings can also be provided, which are arranged in different areas of the first end section. This improves the sampling, for example if the fluid is a directed flow in which the end section is exposed to different flows in different areas.
  • Sampling is possible essentially without interruption in relation to a process that the fluid is running through, since the process container is sealed fluid-tight from the environment at all times during the insertion and / or removal of the sampling container.
  • the lock fitting seals the process container in a fluid-tight manner.
  • the sampling container is introduced into the fluid with the lock fitting as a probe.
  • the sampling container e.g. open or closed
  • the sampling container can be inserted into the lock fitting. If the lock fitting is then moved axially into the retracted position, the sampling container (opened or closed) seals the process container in a fluid-tight manner.
  • the sampling container may also have at least one sealing element.
  • the transportable sampling container can be inserted directly into a lock fitting. Therefore, no additional access to the process container has to be created for sampling. This is particularly advantageous if a lock fitting is already available, for example because it is already being used as an interchangeable fitting for an electrochemical sensor.
  • the sampling container can e.g. be used instead of the electrochemical sensor if it is removed from the retractable fitting. As already mentioned, this is often the case with electrochemical sensors, for example for cleaning, maintenance, calibrating, verifying and / or adjusting and / or for replacing the electrochemical sensor.
  • the sampling container has two mutually movably mounted components, whereby the at least one opening can be closed and opened by moving the two components relative to each other, so that the sampling container can be adjusted by means of the relative movement between the sampling position and the transport position, whereby in particular at least a first of the two components is sleeve-shaped, and wherein the sample chamber is arranged in the sleeve-shaped first component.
  • the opening arranged on the end section is therefore opened or closed by the relative movement. Since the end area is in contact with the fluid in the retracted position of the lock fitting, the fluid can flow into the sample chamber arranged in the interior when the sampling container is in the sampling position.
  • the relative movement is a rotation of the two components against each other, especially around an axis that is essentially parallel to the longitudinal direction of the sleeve-shaped first component, and / or the relative movement is a displacement of the two Components against each other, especially in the longitudinal direction of the sleeve-shaped first component.
  • the second component is, for example, a plug-shaped component corresponding to the first sleeve-shaped component, which is designed to, when executing the relative movement, in this case at least a displacement of the two components against each other, especially in the longitudinal direction of the sleeve-shaped first component, which to close sleeve-shaped first component.
  • it is a dispenser in which a stopper is mounted so that it can be moved against a sleeve.
  • the second component is also a sleeve-shaped component.
  • the first of the two components can concentrically surround the second component, and the first sleeve-shaped component can have at least one cutout and the second sleeve-shaped component can have a cutout that is congruent at least in some areas.
  • the two recesses can be brought into congruence with one another in such a way that the recesses of the sleeve-shaped components that are brought into congruence with one another form the opening.
  • it is a sample spike, in which, for example, a rotation and / or displacement to bring the two recesses into congruence is possible, with which the adjustment from the transport position to the sampling position takes place.
  • the second component can also be both plug-shaped and sleeve-shaped, for example, have a plug-shaped section and a sleeve-shaped section.
  • a filter unit is arranged between the at least one opening and the sample chamber, which is designed to filter a fluid flowing in through the at least one opening before it flows into the sample chamber.
  • a wall of the sample chamber is displaceable, in particular mounted in the longitudinal direction of the sleeve-shaped first component, and in the sampling position a fluid in contact with the first end section can flow into the sample chamber by increasing the volume of the sample chamber by means of a The displacement of the wall is increased and the fluid is thereby sucked into the sample chamber through the at least one opening.
  • the wall can be shifted, for example, in that for the sampling container inserted into the lock fitting in the sampling position, as with a syringe, a pull-up element mechanically coupled to the wall can be operated by a user.
  • the pull-on element is arranged, for example, on a second end section opposite the first end section in the longitudinal direction of the sleeve-shaped component in such a way that it can also be operated by the user in the retracted position of the lock fitting. In this case, a negative pressure is generated in the interior of the sample chamber, as a result of which the fluid is sucked into the sample chamber through the opening.
  • the wall is displaced in that a spring element mechanically coupled to the wall and initially tensioned is relaxed, the volume of the sample chamber being increased when the spring element is relaxed. Exactly as in the above-mentioned syringe-like variant, this creates a negative pressure which is compensated for by the fluid flowing into the sample chamber through the opening.
  • Another possibility is, for example, the operation of a magnetic switch.
  • a second end section of the sampling container which is essentially opposite the first end section in the longitudinal direction of the first sleeve-shaped component, is mechanically coupled to the first end section in such a way that the sampling container can be adjusted between the sampling position and the transport position by operating the second end section is, especially in that the operation causes the relative movement of the two mutually movably mounted components. So that the second end section can be operated, it protrudes, for example, in the retracted position of the Sampling container out of the lock fitting.
  • the mechanical coupling is, for example, a fixed connection between the second end section with the first component or the second component of the two mutually movably mounted components.
  • connection is designed in such a way that a movement caused by the, in particular manual, operation of the second end section at the second end section of one of the two components is moved in such a way that the opening is closed, for example by pulling the plug-shaped component over the sleeve-shaped component.
  • a sampling system comprising a transportable sampling container according to the invention and a lock fitting
  • the sampling container inserted into the lock fitting being adjustable between the sampling position and the transport position, in particular by operating the sampling container inserted into the lock fitting at least from the sampling position can be brought into the transport position, and in particular the sampling container inserted into the lock fitting can be adjusted from the sampling position into the transport position by the second end section of the sampling container inserted into the lock fitting protruding from the lock fitting and being manually operable by a user.
  • the sampling container of the sampling system can therefore be inserted into the lock fitting in the sampling position and then the lock fitting can be moved into the retracted position so that the fluid can flow into the sample chamber. If necessary, the flow into the sample chamber is supported, as mentioned above, by the displacement of the wall of the sample chamber. This is caused, for example, by a process pressure of the fluid that is higher than the ambient pressure and / or a manually operated pull-up element and / or the relaxation of a tensioned spring element.
  • At least one elastically deformable locking element is arranged between the two mutually movably mounted components, which counteracts a movement of the two mutually movably mounted components, and the locking element is designed in such a way that when operated on the second end section for adjustment from the sampling position to the transport position when executing the relative movement, the locking element can be overcome with elastic deformation of the locking element, and that the locking element blocks a return adjustment from the transport position to the sampling position, which is carried out by operating the second end section.
  • the locking element has the effect that in the state in which the sampling container is inserted into the lock fitting, the sampling container can no longer be brought into the sampling position by operating the second end section after it has been moved from the sampling position to the transport position.
  • the operation includes, for example, a rotary movement in a first direction, by means of which the opening is closed by means of the mechanical coupling, and if the sampling container is brought into the transport position, a rotary movement in an opposite direction does not cause the opening to reopen.
  • the sampling container can be moved once from the sampling position into the transport position via the second end section in the state inserted into the lock fitting.
  • the lock fitting is an interchangeable fitting for an electrochemical sensor that is designed to determine and / or monitor a process variable of a fluid contained in a process container
  • the sampling container is adapted to the design of the lock fitting and the Embodiment of the electrochemical sensor is adapted that the sampling container can be used in an insertion position provided for the electrochemical sensor instead of the electrochemical sensor in the retractable fitting.
  • the retractable fitting is a retractable retractable fitting that can only be moved in the event that an electrochemical sensor is inserted into the retractable retractable fitting
  • the sampling system having an adapter for overcoming the retractable retractable fitting, with the adapter is designed in such a way that, in the event that the adapter and the sampling container are inserted into the retractable retractable fitting instead of the electrochemical sensor, the retractable fitting can be moved.
  • the electrochemical sensor can be screwed into the retractable fitting via a retractable fitting internal thread provided for the electrochemical sensor
  • the adapter has an adapter external thread and the adapter can be inserted into the retractable fitting by inserting the adapter external thread into the retractable fitting internal thread can be screwed in for the electrochemical sensor.
  • Many of the interchangeable fittings known from the prior art have such a retractable lock in which the retractable fitting can only be moved when the electrochemical sensor or a probe with a corresponding external thread is inserted into a retractable fitting internal thread.
  • the adapter is therefore used to fill the retractable fitting internal thread with its external thread.
  • the retractable fitting can therefore also be moved axially by means of the adapter without an electrochemical sensor inserted therein.
  • the adapter is firmly, in particular non-detachably, connected to the sampling container.
  • the adapter is, for example, essentially encompassed by the sampling container.
  • the adapter can be detachably connected to the sampling container, in particular in that an external threading of a sampling container can be screwed into an internal adapter thread.
  • the adapter and the sampling container are two separate components of the sampling system.
  • the adapter can be designed as essentially unlimited reusable, i.e. for several sampling processes with the same lock fitting, whereas the sampling container is only designed for a limited number of sampling processes, in the extreme case as a so-called single-use product.
  • the sampling container and the adapter are coordinated with one another in such a way that the sampling container can be screwed into the adapter internal thread of the adapter inserted into the retractable fitting by means of a screwing movement that can be transmitted via the second end section, via the sampling container external thread, and that at Continuing the same screwing movement by means of a mechanical coupling between the second end section and the first end section, the sampling container screwed into the adapter can be moved from the sampling position into the transport position, in particular in the retracted position of the retractable retractable fitting.
  • the adapter internal thread provided by the adapter is therefore used on the one hand to screw the sampling container into the retractable fitting with the adapter, and on the other hand to adjust it to the transport position by first completely screwing in the sampling container via the sampling container external thread / adapter internal thread pair. Carrying out the same screwing movement of the fully screwed into the retractable fitting The mechanical coupling in the sampling container closes the opening.
  • a single pair of threads enables both the screwing in of the sampling container and the adjustment into the transport position.
  • the sampling container can thus be screwed in with the opening open, ie in the sampling position. It can then be screwed into the transport position for sampling.
  • the sampling container can then be screwed out of the adapter internal thread and thus out of the interchangeable fitting, with the elastically deformable locking element preventing a return to the sampling position.
  • the adapter and / or the sampling container has / have a securing element which is designed to secure the detachable connection between the adapter and the sampling container, and the securing element is designed such that the detachable connection between the adapter and the sampling container is only for can be solved in the event that the adapter is not inserted into the retractable fitting, in particular unscrewed from the retractable fitting.
  • the adapter external thread is matched to the retractable fitting internal thread in such a way that, by means of a screwing movement that can be transmitted via the second end section, the sampling container detachably or permanently connected to the adapter can be screwed into the retractable fitting internal thread via the adapter external thread, and that when the same screwing movement is continued by means of a mechanical coupling between the second end section and the first end section, the sampling container screwed into the retractable fitting together with the adapter can be moved from the sampling position to the transport position, in particular in the retracted position of the retractable retractable fitting.
  • the object is achieved by a method for sampling a fluid contained in a process container with a sampling system according to the invention, comprising the steps:
  • the method comprises at least the following step preceding the insertion of the sampling container into the lock fitting:
  • a retractable retractable fitting for an electrochemical sensor with an electrochemical sensor inserted therein is used as the lock fitting, the method comprising the following steps prior to the insertion of the sampling container into the lock fitting:
  • 1 a, b a sectional view of a first embodiment of the sampling container according to the invention
  • FIG. 3a A sectional view of an example from the prior art for a retractable fitting with an electrochemical sensor inserted therein;
  • 3b, c a sectional view of an embodiment of the sampling system according to the invention.
  • 1 a, b shows a sectional view of an embodiment of the transportable sampling container 1 according to the invention: In FIG. 1 a in a sampling position PS, in which an opening 3 leading into a sample chamber 4 and arranged at an end section 2 is open, and in FIG.
  • the transportable sampling container 1 is designed as a sampling probe.
  • the sampling container 1 has two mutually movably mounted components 6, 7 in order to enable adjustment between the transport position PS and the sampling position.
  • the first of the two components 6 is designed as a sleeve-shaped cylinder in which a sample chamber 4 is arranged.
  • a material for the sleeve-shaped cylinder with the sample chamber e.g. glass is suitable due to its high chemical resistance for a variety of different fluids.
  • the second of the two components 7 is designed as a plug which closes the sleeve-shaped cylinder 6.
  • the plug-shaped component 6 can also comprise sleeve-shaped sections, see, for example, FIGS. 2b, c.
  • An opening 3 is made in the sleeve-shaped first component 6. It goes without saying that a plurality of openings 3, for example on opposite sides of the first component, i.e.
  • At least two openings 3, can be introduced (see FIGS. 2a-c).
  • a fluid 22 (see FIG. 3 a) surrounding the first end section 2 can flow into the sample chamber 4 through the at least one opening 3.
  • the sample chamber 4 also has a displaceably mounted wall 41, by means of which the volume of the sample chamber 4 can be increased.
  • the sampling container 1 has at a second end section 8, which lies opposite the first end section 2 in the longitudinal direction of the sleeve-shaped first component 6, a pull-up element 19 which, like a syringe, is mechanically coupled to the wall 41 of the sample chamber 4 and in the lock fitting 5 used state can be operated by a user (see Fig. 3b).
  • a negative pressure can be generated with which the inflow of the fluid 22 into the sample chamber 4 is increased when this negative pressure is compensated.
  • the sample chamber 4 can optionally be depressurized by means of the mounting element 19.
  • the second component 7 is shifted in this embodiment in the longitudinal direction of the sleeve-shaped first component 6 (see dashed arrow).
  • the opening 3 is closed by the plug-shaped second component 7 in the sleeve-shaped first Component 6 moves, whereby the opening 3 is closed and the sample chamber 4 is sealed in a fluid-tight manner.
  • the sampling container 1 can be inserted into a lock fitting 5 (not shown here, see FIG. 3).
  • the sampling container 1 has a sampling container external thread 16 for this purpose, by means of which it can be screwed into a lock fitting 5. If the sampling container 1 is screwed into the fitting 5 in the sampling position PS, the screwing movement can then be carried out further for sampling without the sampling container 1 as a whole being shifted further in an axial movement in the direction of the fluid 22, for example by the sampling container 1 on a locking element of the interchangeable fitting (see FIG. 3b) hits (the sampling container 1 is then, so to speak, screwed onto a block).
  • the second component 7 is mechanically coupled to the end section 8 in such a way that when the screwing movement continues, the second component 7 is withdrawn in the direction of the first component 6. This triggers the relative movement of the two components 6, 7 to close the opening 3, and the sampling container 1 is brought into the transport position TS.
  • FIGS. 2a to 2e Further details of the first end section 2 are shown in a further embodiment of the sampling container 1 according to the invention in FIGS. 2a to 2e in a sectional view, with FIGS. 2a and 2b showing configurations of the sampling container in the sampling position PS and in FIGS. 2c to 2e in the transport position TS.
  • the sampling container 1 has two openings 3 here.
  • a spring element 25 mechanically coupled to the wall 41 of the sample chamber 4 is provided here (see FIGS. 2a, 2b). When the spring element 25 is tensioned, the wall 41 is displaced in the direction of the first end section 2.
  • a subsequent relaxation of the spring element 25 therefore leads to a displacement of the wall 41 in the direction of the second end section 8 and thus to an increase in the volume of the sample chamber 4 and that already mentioned above Oppressive
  • a variant not shown here comprising a magnetic switch, with which the displaceable wall 41 of the sample chamber 4 is moved in order to increase the volume of the sample chamber 4, functions.
  • the sampling container 1 may also have sealing elements 23 and / or 24.
  • the sealing elements 23 arranged here on an outer wall of the sampling container 1 serve the purpose that the sampling container, when inserted into the lock fitting 5, when the lock fitting 5 is retracted, seals the process container 21 (see FIG. 3 a) in a fluid-tight manner.
  • sealing elements 24 are also arranged between the two components 6, 7, which seal the sample chamber 4 in a fluid-tight manner, for example in the transport position TP of the sample-taking container 1, ie with the openings 3 closed.
  • the sampling container 1 also has an elastically deformable blocking element 10, which counteracts a movement of the two components 6, 7.
  • the locking element 10 is designed in such a way that when the second end section 8 is operated to move from the sampling position PS to the transport position TS with elastic deformation of the locking element 10, in this case the execution of the further screwing movement in which the second component 7 is withdrawn in the direction of the first component 6 (see transition from Fig. 2b to 2c).
  • the blocking element 10 blocks a return adjustment from the transport position TS into the sampling position PS, which is carried out by operating the second end section 8.
  • the blocking element 10 has, for example, the triangular profile shown here. This ensures that when the sampling container 1 is unscrewed from the lock fitting 5, the opening 3 is not reopened and the sampling container 1 remains in the transport position TS.
  • the material of the blocking element comprises, for example, an elastomer.
  • a filter unit 9 is also shown in FIGS. 2a, b. In one embodiment of the sampling container, this is arranged between the opening 3 and the sample chamber 4 and is designed to filter the sample after it has flown through the opening (s) and before it flows into the sample chamber 4.
  • the filter unit 9 can be exchanged if necessary.
  • the filter unit 9 is designed as a filter tube which is encompassed by the second component 7 and / or is connected to it.
  • the filter tube can be inserted between two sections of the second component 7.
  • the fluid flows into the filter tube via a wall of the filter tube, and is then passed through it into the sample chamber 4.
  • the filter unit 9 can be removed particularly easily from the first component 6, since the second component 7 is designed, for example, to be detachable from the first component 6 .
  • the simple removal facilitates cleaning of the filter unit 9 and / or an analysis of substances and / or particles received in the filter unit 9.
  • An exchange of the filter unit 9 that is required from time to time can also be carried out particularly easily.
  • it can optionally also have a closure 20, for example in the form of a closure cap, for the first end section 2, see FIG. 2c.
  • the second component 7 or at least a section of the second component 7 can be removed, in particular unscrewed, in one embodiment, in order to remove the sample from the transportable sample-taking container 1 after it has been transported.
  • the second component 7 has, for example, a securing element 26, for example a screw.
  • the sample can be subjected to further treatment and / or analysis in a special laboratory, for example.
  • the sampling container 1 can be moved back from the transport position TS to the sampling position PS outside the lock fitting 5.
  • Fig. 2d e further embodiments are shown, which represent alternative possibilities for taking the sample of the fluid 22 from the sampling container 1 after the sampling (i.e. outside the lock fitting 5).
  • the sample is removed from the sample chamber 4 in the transport position TS, i.e. with the opening (s) 3 always closed.
  • the second component 7 comprises a blocked fluid-tight access 27 to the sample chamber 4.
  • the fluid-tight access 27 is, for example, inserted into the threaded channel of the screw 26 already shown in FIGS. 2a-2c.
  • the access 27 is designed, for example, as a fluid-tight valve unit which is arranged in the threaded channel of the screw 26. In the case of the valve unit, there is thus a lockable and openable access 27.
  • the open thread of the screw 26 allows the valve unit access 27 to be opened with a rotating mechanism and the sample to be taken from the sample chamber 4
  • the access 27 is designed as an essentially fluid-impermeable membrane, for example a so-called septum.
  • This variant is particularly suitable for gaseous fluids, since otherwise if there is an opening - depending on the type of gas - it may escape uncontrollably from the sample chamber 4.
  • An "essentially gas-impermeable membrane” means here that the diffusion rate of the membrane for the gaseous fluid is sufficiently small that the gaseous fluid cannot diffuse out of the sample chamber 4 in the usual time scales of sampling (e.g. a maximum of 10% in one day. the amount of gas contained in the sample chamber 4).
  • a syringe is pierced through the membrane to expel the gaseous fluid from the sample chamber 4 for further treatment and / or analysis without damaging the membrane. Due to the possibility of inserting the syringe, the membrane (just like the valve unit before) also forms a reclosable access 27.
  • 3b, 3c show a sectional view of an embodiment of the sampling system 11 according to the invention, comprising a lock fitting 5 and a transportable sampling container 1.
  • FIG. 3a shows a lock fitting known from the prior art, which is designed as a manually or (semi-automatically, for example by means of pneumatics, axially movable interchangeable fitting for a probe-shaped electrochemical sensor 13)
  • the electrochemical sensor 13 can be moved by means of the lock fitting 5 in such a way that it is in direct contact with a fluid 22 surrounding the end section with a sensitive component arranged on its end section Lock fitting 5 screwed in.
  • the transportable sampling container 1 already described in the previous embodiments is inserted into the lock fitting 5 from FIG. 3a.
  • the electrochemical sensor 13 is removed (e.g. as part of a cleaning, calibration, verification and / or adjustment of the electrochemical sensor 13) and the sampling container 1 is inserted into the lock fitting 5 instead of the electrochemical sensor 13 in the position provided for the electrochemical sensor 13 .
  • the sampling container 1 is inserted into the lock fitting 5 in the sampling position PS, and then the lock fitting 5 is moved into the retracted position.
  • the first end section 2 of the sampling container 1 protrudes into the fluid 22 in such a way that it can flow into the sample chamber 4 in the sampling position PS, i.e. with the opening open (see Figs. 1a and 2a).
  • the inflow of the fluid 22 into the sample chamber 4 can be increased by means of a pull-up element 19.
  • the pull-up element is located on the second end section 8 opposite the first end section 2 in the longitudinal direction of the probe-shaped sampling container 1. This also protrudes from the lock fitting 5 in the retracted position and can therefore be operated by a user. After sampling, the adjustment from the sampling position PS to the transport position TS also takes place by operating the second end section 8 protruding from the lock fitting 5 in the retracted position.
  • a mechanical coupling between the end section 8 and one of the two movably mounted components 6, 7 (for example a fixed mechanical connection) the relative movement for closing the opening 3 can be triggered by a corresponding manipulation of the second end section 8.
  • the adjustment from the sampling position PS to the transport position TS is achieved in that when the sampling container 1 is further inserted into the retractable fitting 5, the second component 7 strikes a section of the retractable fitting 5 and thus in the direction of the first component 7 is moved back (see direction of the dashed arrows in Fig. 1a and 2b).
  • Lock fittings 5 that are locked in entry are often used. These can only be used in the event that the electrochemical sensor 13 or, alternatively, a probe suitable for the internal thread 14 of the exchangeable fitting, i.e. with a corresponding external thread, is screwed into the retractable fitting internal thread 14 provided for the electrochemical sensor 13.
  • an adapter 12 is used, which is included in the sampling system 11 and is matched to the lock fitting 5 or the corresponding electrochemical sensor 13.
  • the adapter 12 is arranged in FIG. 3b in the area marked by the dashed line, which is shown again in detail in FIG. 3c.
  • the adapter 12 is screwed into the retractable fitting internal thread 14 with an adapter external thread 15.
  • the adapter 12 is releasably connected to the sampling container 1 via a screw connection, in that a sampling container external thread 16 can be screwed into an adapter internal thread 17.
  • the adapter 12 can also be firmly connected to the sampling container 1.
  • the sampling container 1 is screwed into the adapter 12 already screwed into the lock fitting 5, or the sampling container 1 and adapter 12 are connected together as one (detachable or non-detachable) unit the lock fitting 5 screwed together.
  • the sampling container 1 and adapter 12 are already screwed together outside the lock fitting 5 and then screwed into the internal thread 14 of the interchangeable fitting as a screwed unit. It is advantageous if the relative movement for closing the opening 3 is triggered by continuing the screwing-in movement by which the sampling container 1 is screwed into the lock fitting 5.
  • an additional securing means 18 is provided with which the detachable connection between the sampling container 1 and the adapter 12 is secured. This prevents the sampling container 1 from being unscrewed from the adapter 12 when the lock fitting 5 is in the retracted position.
  • closure element 21 process container 22 fluid

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein transportables Probennahmebehältnis (1) zur Entnahme einer Probe eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22), das zwischen einer Probennahmestellung (PS) und einer Transportstellung (TS) verstellbar ist, wobei in der Probennahmestellung (PS) zumindest eine an einem ersten Endabschnitt (2) des Probennahmebehältnisses (1) angeordnete und in einem Innenraum des Probennahmebehältnisses (1) führende, verschließbare Öffnung (3) geöffnet ist, wobei in der Transportstellung (TS) eine in dem Innenraum angeordnete Probenkammer (4) fluiddicht abgedichtet ist, und wobei das Probennahmebehältnis (1) in eine verfahrbare Schleusenarmatur (5) einsetzbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Probennahmesystem (11) umfassend das Probennahmebehältnis (1) und eine Schleusenarmatur (5) sowie ein Verfahren zur Probennahme mit dem Probennahmesystem (11).

Description

Transportables Probennahmebehältnis, Probennahmesystem und Verfahren zur Probennahme
Die Erfindung betrifft ein Probennahmebehältnis eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids, ein Probennahmesystem, umfassend ein Probennahmebehältnis und eine Schleusenarmatur sowie ein Verfahren zur Probennahme.
In vielen Bereichen der Chemie, Biochemie, Pharmazie, Biotechnologie, Lebensmitteltechnologie, Wasserwirtschaft und Umweltmesstechnik ist es erwünscht, einmalig oder in regelmäßigen Abständen Proben eines Fluids aus einem Prozessbehälter zu entnehmen, beispielsweise aus einem fluidführenden Rohr oder einem Reaktionsgefäß. Die Probe kann anschließend z.B. von einem Analysenmesssystem analysiert werden, welches Analyseverfahren teilautomatisiert oder automatisiert durchführt. Beispiele hierfür sind aus DE 102009029305 A1, DE 102011 11 007 011 A1 , DE 102011 075 762 A1 , DE 10 2011 003615 A1 und DE 102011 005957 A1 bekannt. Bei dem Fluid handelt es sich um ein fließfähiges Medium, bspw. ein zumindest teilweise flüssiges und/oder gasförmiges Medium.
In den oben genannten Industrien sind Wechselarmaturen weit verbreitet, mit denen elektrochemische Sensoren in ein Prozessmedium eingeführt und entnommen werden können, ohne dabei laufende Prozesse zu unterbrechen. Elektrochemische Sensoren erfassen anhand von elektrochemischer Messtechnik bzw. Analysemesstechnik Aktivitäten von chemischen Substanzen, um eine damit korrelierte Prozessgröße des Prozessmediums zu erfassen. Derartige elektrochemische Sensoren können z.B. als potentiometrische Sensoren wie ionenselektive Elektroden (ISE), insb. pH-Elektroden, oder amperometrischen Sensoren, etwa Desinfektionssensoren, ausgebildet sein. Ferner fallen im Rahmen dieser Anmeldung unter den Begriff „elektrochemische Sensoren“ solche auf der Basis von Elektrolyt- Isolator-Halbleiter-Schichtstapeln (englisch: electrolyte-insulator-semiconductor, kurz: EIS), konduktiv oder kapazitiv arbeitende Leitfähigkeitssensoren, sowie (spektro)-photometrisch arbeitende Sensoren, bspw. Trübungssensoren. Die elektrochemischen Sensoren werden, manuell oder automatisch, axial zwischen einer Prozessstellung und einer Servicestellung der Wechselarmatur verfahren. In der Servicestellung ist der elektrochemische Sensor typischerweise gegen das Fluid abgedichtet. Der elektrochemische Sensor kann hierbei in der Servicestellung der Wechselarmatur entnommen und damit überprüft, kalibriert, gereinigt und/oder ausgetauscht werden.
Es ist wünschenswert, den vorstehend erwähnten Vorteil des im Wesentlichen unterbrechungsfreien und fluiddichten Einführens des elektrochemischen Sensors auch für die Probennahme zu nutzen. Daher ist es erforderlich, eine in eine Schleusenarmatur, insb. in einer Wechselarmatur, integrierbare Probennahmesonde anzugeben. Aus der DE 10 2006 19242 A1 ist eine Probennahmevorrichtung bekannt geworden, die ein als eine Schleusenarmatur dienendes Probennahmeventil umfasst. Das Probennahmeventil ist dazu ausgestaltet, an einem genormten Fermenterstutzen fixiert zu werden und weist eine Probenkammer definierten Volumens auf. Nach dem Schließen des Ventils gibt das hintere Dichtelement den Weg zu einer daran angeschlossenen Transportleitung frei. Nachteilig an der in der DE 102006 19242 A1 angegeben Lösung ist zum einen, dass die Transportleitung nicht vollständig gegenüber dem Fluid abgedichtet ist. Zum anderen ist die Probenkammer selbst nicht transportabel, so dass die Probe mittels der Fluidleitung aus der Probenkammer abgeleitet werden muss.
Eine ähnliche Lösung ist in der DE 102014 102600 A1 beschrieben, die ein als Schleusenarmatur dienendes Tauchrohr offenbart, bei dem in einer ersten Stellung des Tauchrohrs das Ende einer Flüssigkeitsleitung in eine in einem Prozessbehälter enthaltene Flüssigkeit eintaucht. Für die Probennahme kann die Flüssigkeit mittels des Anliegens einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Ende der Flüssigkeitsleitung und einem in ein Sammelgefäß mündendes zweites Ende der Flüssigkeitsleitung aus dem Prozessbehälter in das Sammelgefäß transportiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine in eine Schleusenarmatur integrierbare Lösung anzugeben, um möglichst einfach eine Probe aus einem fluiddicht abgedichteten Prozessbehälter zu entnehmen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Probennahmebehältnis, ein Probennahmesystem, umfassend ein Probennahmebehältnis und eine Schleusenarmatur sowie ein Verfahren zur Probennahme.
Hinsichtlich des Probennahmebehältnisses wird die Aufgabe gelöst durch ein transportables Probennahmebehältnis zur Entnahme einer Probe eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids, wobei das Probennahmebehältnis zwischen einer Probennahmestellung und einer Transportstellung verstellbar ist, wobei in der Probennahmestellung zumindest eine an einem ersten Endabschnitt des Probennahmebehältnisses angeordnete und in einem Innenraum des Probennahmebehältnisses führende, verschließbare Öffnung geöffnet ist, wobei in der Transportstellung eine in dem Innenraum angeordnete Probenkammer fluiddicht abgedichtet ist, und wobei das Probennahmebehältnis derart in eine mit dem Prozessbehälter verbundene verfahrbare Schleusenarmatur einsetzbar ist, dass in einer ersten ausgefahrenen Stellung der Schleusenarmatur die Schleusenarmatur den Prozessbehälter fluiddicht abdichtet und dass in einer zweiten eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur das Probennahmebehältnis den Prozessbehälter fluiddicht abdichtet und das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis mit seinem ersten Endabschnitt in das Fluid hineinragt. Im Rahmen der Erfindung ist zumindest eine Öffnung vorgesehen, durch die das Fluid in die Probenkammer einströmbar ist. Selbstverständlich können auch mehrere derartiger Öffnungen vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Bereichen des ersten Endabschnitts angeordnet sind. Dadurch wird das Sampling verbessert, bspw. wenn es sich bei dem Fluid um eine gerichtete Strömung handelt, bei der der Endabschnitt an unterschiedlichen Bereichen verschieden angeströmt wird.
Die Vorteile der Erfindung sind die folgenden:
Die Probennahme ist in Bezug auf einen Prozess, den das Fluid durchläuft, im Wesentlichen unterbrechungsfrei möglich, da während dem Einsetzten und/oder Entnehmen des Probennahmebehältnisses der Prozessbehälter jederzeit gegenüber der Umgebung fluiddicht abgedichtet ist. In der ausgefahrenen Stellung dichtet die Schleusenarmatur den Prozessbehälter fluiddicht ab. Das Probennahmebehältnis wird mit der Schleusenarmatur als eine Sonde in das Fluid eingebracht. Hierbei kann das Probennahmebehältnis (z.B. geöffnet oder geschlossen) in die Schleusenarmatur eingesetzt werden. Wird anschließend die Schleusenarmatur in die eingefahrene Stellung axial verfahren, dichtet das Probennahmebehältnis (geöffnet oder geschlossen) den Prozessbehälter fluiddicht ab. Hierzu weist das Probennahmebehältnis ggf. noch zumindest ein Dichtelement auf.
Es handelt sich um ein transportables Probennahmebehältnis. Daher werden im Unterschied zum Stand der T echnik kein weiteres Sammelgefäß und/oder eine damit verbundene Flüssigkeitsleitung benötigt.
Das transportable Probennahmebehältnis ist direkt in eine Schleusenarmatur einsetzbar. Daher muss zur Probennahme kein zusätzlicher Zugang zum Prozessbehälter geschaffen werden. Dies ist insb. von Vorteil, wenn eine Schleusenarmatur ohnehin vorhanden ist, bspw. da diese bereits als Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor verwendet wird. Das Probennahmebehältnis kann z.B. anstelle des elektrochemischen Sensors eingesetzt werden, wenn dieser aus der Wechselarmatur entnommen wird. Dies ist wie bereits erwähnt bei elektrochemischen Sensoren häufig der Fall, bspw. zur Reinigung, Wartung, zum Kalibrieren, Verifizieren und/oder Justieren, und/oder zum Austausch des elektrochemischen Sensors.
In einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses weist das Probennahmebehältnis zwei gegeneinander beweglich gelagerte Komponenten auf, wobei durch eine Relativbewegung der beiden Komponenten zueinander die zumindest eine Öffnung verschließbar und zu öffnen ist, so dass das Probennahmebehältnis mittels der Relativbewegung zwischen der Probennahmestellung und der Transportstellung verstellbar ist, wobei insbesondere zumindest eine erste der beiden Komponenten hülsenförmig ist, und wobei die Probenkammer in der hülsenförmigen ersten Komponente angeordnet ist. Durch die Relativbewegung wird also die am Endabschnitt angeordnete Öffnung geöffnet oder verschlossen. Da der Endbereich in der eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur in Kontakt mit dem Fluid steht, kann das Fluid in die im Innenraum angeordnete Probenkammer strömen, wenn sich das Probennahmebehältnis in der Probennahmestellung befindet.
In einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses handelt es sich bei der Relativbewegung um eine Verdrehung der beiden Komponenten gegeneinander insb. um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente ist, und/oder es handelt sich bei der Relativbewegung um eine Verschiebung der beiden Komponenten gegeneinander, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente.
Bei der zweiten Komponente handelt es sich beispielsweise um eine stopfenförmige und zur ersten hülsenförmigen Komponente korrespondierende Komponente, die dazu ausgestaltet ist, beim Ausführen der Relativbewegung, in diesem Fall zumindest eine Verschiebung der beiden Komponenten gegeneinander, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente, die hülsenförmige erste Komponente zu verschließen. In diesem Fall handelt es sich also z.B. um einen Dispenser, bei der ein Stopfen gegen eine Hülse verschiebbar gelagert ist.
In einem anderen Beispiel handelt es sich bei der zweiten Komponente auch um eine hülsenförmige Komponente. Beispielsweise kann die erste der beiden Komponenten die zweite Komponente konzentrisch umschließen, und die erste hülsenförmige Komponente zumindest eine Aussparung und die zweite hülsenförmige Komponente eine dazu jeweils zumindest bereichsweise deckungsgleiche Aussparung aufweisen. Die beiden Aussparungen sind derart zueinander in Deckung bringbar, dass die zueinander in Deckung gebrachten Aussparungen der hülsenförmigen Komponenten die Öffnung bilden. In diesem Fall handelt es sich z.B. um einen Probenstecher, bei dem z.B. eine Verdrehung und/oder Verschiebung zur in Deckung bringen der beiden Aussparungen möglich ist, mit welcher die Verstellung von der Transportstellung in die Probennahmestellung erfolgt.
Selbstverständlich kann die zweite Komponente auch sowohl stopfenförmig als auch hülsenförmig sein bspw. einen stopfenförmigen Abschnitt und einen hülsenförmigen Abschnitt aufweisen.
Alle der vorgenannten Beispiele sind selbstverständlich mit den vorstehend erwähnten mehreren Öffnungen kombinierbar.
In einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses ist zwischen der zumindest einen Öffnung und der Probenkammer eine Filtereinheit angeordnet, die dazu ausgestaltet ist, ein durch die zumindest eine Öffnung einströmendes Fluid vor dem Einströmen in die Probenkammer zu filtern. In einer Weiterbildung des Probennahmebehältnisses ist eine Wandung der Probenkammer verschiebbar, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente, gelagert, und wobei in der Probennahmestellung ein mit dem ersten Endabschnitt in Kontakt stehendes Fluid in die Probenkammer einströmbar ist, indem das Volumen der Probenkammer mittels einer Verschiebung der Wandung vergrößert und dadurch das Fluid durch die zumindest eine Öffnung in die Probenkammer eingesaugt wird.
Durch die Verschiebung der Wandung wird das Volumen der Probenkammer vergrößert. Auf diese Weise wird das Einströmen das Fluids in die Probenkammer unterstützt.
Die Verschiebung der Wandung kann z.B. dadurch erfolgen, dass für das in der Probennahmestellung in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis wie bei einer Spritze ein mit der Wandung mechanisch gekoppeltes Aufziehelement von einem Anwender bedienbar ist. Das Aufziehelement ist bspw. an einem dem ersten Endabschnitt in Längsrichtung der hülsenförmigen Komponente gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt derart angeordnet, dass es auch in der eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur von dem Anwender bedienbar ist. In diesem Fall wird im Inneren der Probenkammer ein Unterdrück erzeugt, wodurch das Fluid durch die Öffnung in die Probenkammer eingesaugt wird.
Eine andere Möglichkeit ist, dass die Wandung dadurch verschoben wird, dass eine mit der Wandung mechanisch gekoppeltes und anfänglich gespanntes Federelement entspannt wird, wobei bei Entspannung des Federelements das Volumen der Probenkammer vergrößert ist. Genau wie bei der vorstehend genannten Spritzen-ähnlichen Variante wird hierdurch ein Unterdrück erzeugt, der durch das durch die Öffnung in die Probenkammer einströmende Fluid ausgeglichen wird.
Eine weitere Möglichkeit stellt z.B. die Betätigung eines Magnetschalters dar.
Für den Fall, dass das Fluid in dem Prozessbehälter selbst unter einen Druck steht, liegt ein das Einströmen in die Probenkammer verstärkender Unterdrück im Inneren der Probenkammer gegenüber dem Prozessbehälter an sich vor, und wird nicht wie vorstehend erwähnt erst durch ein Aufziehelement ein Federelement und/oder einen Magnetschalter erzeugt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses ist ein in Längsrichtung der ersten hülsenförmigen Komponente dem ersten Endabschnitt im Wesentlichen gegenüberliegender, zweiter Endabschnitt des Probennahmebehältnisses derart mit dem ersten Endabschnitt mechanisch gekoppelt, dass mittels eines Bedienens des zweiten Endabschnitts das Probennahmebehältnis zwischen der Probennahmestellung und der Transportstellung verstellbar ist, insb. indem das Bedienen die Relativbewegung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten verursacht. Damit der zweite Endabschnitt bedienbar ist, ragt dieser z.B. in der eingefahrenen Stellung des Probennahmebehältnisses aus der Schleusenarmatur heraus. Bei der mechanischen Kopplung handelt es sich bspw. um eine feste Verbindung zwischen dem zweiten Endabschnitt mit der ersten Komponente oder der zweiten Komponente der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten. Die Verbindung ist derart ausgestaltet, dass eine durch das, insb. manuelle, Bedienen des zweiten Endabschnitts verursachte Bewegung am zweiten Endabschnitt eine der beiden Komponenten derart bewegt wird, dass die Öffnung verschlossen wird, z.B. indem die stopfenförmige Komponente über die hülsenförmige Komponente gezogen wird.
Hinsichtlich des Probennahmesystems wird die Aufgabe gelöst durch ein Pobennahmesystem umfassend ein erfindungsgemäßes transportables Probennahmebehältnis und eine Schleusenarmatur, wobei das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis zwischen der Probennahmestellung und der Transportstellung verstellbar ist, insbesondere indem mittels des Bedienens das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis zumindest aus der Probennahmestellung in die Transportstellung bringbar ist, und wobei insbesondere das in die Schleusenarmatur eingesetzte Probennahmebehältnis aus der Probennahmestellung in die Transportstellung verstellbar ist, indem der zweite Endabschnitt des in die Schleusenarmatur eingesetzten Probennahmebehältnis aus der Schleusenarmatur herausragt und von einem Anwender manuell bedienbar ist.
Das Probennahmebehältnis des Probennahmesystems kann also in der Probennahmestellung in die Schleusenarmatur eingesetzt werden und anschließend die Schleusenarmatur in die eingefahrene Stellung verfahren werden, so dass das Fluid in die Probenkammer einströmbar ist. Ggf. wird die Einströmung in die Probenkammer wie vorstehend erwähnt durch die Verschiebung der Wandung der Probenkammer unterstützt. Diese wird z.B. durch einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Prozessdruck des Fluids und/oder ein manuell bedienbares Aufziehelement und/oder das Entspannen eines gespannten Federelements verursacht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Probennahmesystems ist zwischen den beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten zumindest ein elastisch verformbares Sperrelement angeordnet, das einer Bewegung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten entgegenwirkt, und wobei das Sperrelement derart ausgestaltet ist, dass bei einem Bedienen an dem zweiten Endabschnitt zum Verstellen aus der Probennahmestellung in die Transportstellung bei Ausführung der Relativbewegung das Sperrelement unter elastischer Verformung des Sperrelements überwindbar ist, und dass das Sperrelement ein Zurück- Verstellen aus der Transportstellung in die Probennahmestellung blockiert, das über das Bedienen des zweiten Endabschnitts ausgeführt wird. Das Sperrelement bewirkt, dass in dem Zustand, in welchem das Probennahmebehältnis in die Schleusenarmatur eingesetzt ist, das Probennahmebehältnis nach dem Verstellen aus der Probennahmestellung in die Transportstellung nicht mehr mittels des Bedienens des zweiten Endabschnitts in die Probennahmestellung gebracht werden kann. Umfasst das Bedienen bspw. eine Drehbewegung in eine erste Richtung, durch die mittels der mechanischen Koppelung die Öffnung geschlossen wird und wird das Probennahmebehältnis in die Transportstellung gebracht, verursacht eine Drehbewegung in eine dazu entgegensetzte Richtung nicht ein Wiederaufgehen der Öffnung. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann das Probennahmebehältnis über den zweiten Endabschnitt im in die Schleusenarmatur eingesetzten Zustand einmalig aus der Probennahmestellung in die Transportstellung gebracht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Probennahmesystems handelt es sich bei der Schleusenarmatur um eine Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor, der zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids ausgestaltet ist, und wobei das Probennahmebehältnis derart an die Ausgestaltung der Schleusenarmatur und die Ausgestaltung des elektrochemischen Sensors angepasst ist, dass das Probennahmebehältnis in eine für den elektrochemischen Sensor vorgesehene Einsetzlage anstelle des elektrochemischen Sensors in die Wechselarmatur einsetzbar ist.
Hier muss keine zusätzliche Schleusenarmatur verwendet werden, sondern es wird vorteilhaft eine ohnehin oftmals verwendete als Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor ausgebildete Schleusenarmatur benutzt. Bezüglich dieser Weiterbildung wird auf die eingangs erwähnten elektrochemischen Sensoren verwiesen.
In einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung handelt es sich bei der Wechselarmatur um eine einfahrgesperrte Wechselarmatur, die nur für den Fall, dass ein elektrochemischer Sensor in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt ist, verfahrbar ist, wobei das Probennahmesystem einen Adapter zur Überwindung der Einfahrsperre der Wechselarmatur aufweist, wobei der Adapter derart ausgestaltet ist, dass für den Fall, dass anstelle des elektrochemischen Sensors der Adapter und das Probennahmebehältnis in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt sind, die Wechselarmatur verfahrbar ist.
In einer Ausgestaltung ist der elektrochemische Sensor in die Wechselarmatur über ein für den elektrochemischen Sensor vorgesehenes Wechselarmatur-Innengewinde einschraubbar, der Adapter weist ein Adapter-Außengewinde auf und der Adapter ist in die Wechselarmatur dadurch einsetzbar, dass das Adapter-Außengewinde in das Wechselarmatur-Innengewinde für den elektrochemischen Sensor einschraubbar ist. Viele der aus dem Stand der Technik bekannten Wechselarmaturen weisen eine derartige Einfahrsperre auf, bei der die Wechselarmatur insbesondere nur dann verfahrbar ist, wenn in ein Wechselarmatur- Innengewinde der elektrochemische Sensor bzw. eine Sonde mit einem dazu korrespondieren Außengewinde eingesetzt ist. Der Adapter dient also dazu, mit seinem Außengewinde das Wechselarmatur- Innengewinde auszufüllen. Mittels des Adapters ist die Wechselarmatur also auch ohne einen darin eingesetzten elektrochemischen Sensor axial verfahrbar.
In einer Ausgestaltung des Probennahmesystems ist der Adapter mit dem Probennahmebehältnis fest, insb. unlösbar, verbunden. In dieser Ausgestaltung wird der Adapter z.B. im Wesentlichen von dem Probennahmebehältnis umfasst.
In einer dazu alternativen Ausgestaltung des Probennahmesystems ist der Adapter mit dem Probennahmebehältnis lösbar verbindbar, insbesondere, indem ein Probennahmebehältnis-Außengewinde in ein Adapter-Innengewinde einschraubbar ist.
In dieser Ausgestaltung handelt es sich bei dem Adapter und dem Probennahmebehältnis um zwei separate Komponenten des Probennahmesystems. Hierdurch wird die Modularität erhöht. Bspw. kann der Adapter als im Wesentlichen unbegrenzt wiederverwendbar ausgestaltet sein, d.h. für mehrere Probennahmevorgänge mit derselben Schleusenarmatur, wohingegen das Probennahmebehältnis nur für eine begrenzte Anzahl an Probennahmevorgängen ausgelegt ist, im Extremfall als ein sog. Single-Use Produkt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Probennahmesystems sind das Probennahmebehältnis und der Adapter derart aufeinander abgestimmt, dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt übertragbaren Schraubbewegung das Probennahmebehältnis über das Probennahmebehältnis-Außengewinde in das Adapter- Innengewinde des in die Wechselarmatur eingesetzten Adapters einschraubbar ist, und dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt und dem ersten Endabschnitt das in den Adapter eingeschraubte Probennahmebehältnis aus der Probennahmestellung in die Transportstellung verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.
Das durch den Adapter bereitgestellte Adapter-Innengewinde dient also zum einen dem Einschrauben des Probennahmebehältnisses in die Wechselarmatur mit dem Adapter, zum anderen dem Verstellen in die Transportstellung, indem zunächst das Probennahmebehältnis über das Probennahmebehältnis- Außengewinde/ Adapter-Innengewinde Gewindepaar vollständig eingeschraubt wird. Ein Weiterausführen derselben Schraubbewegung des in die Wechselarmatur vollständig eingeschraubten Probennahmebehältnis führt über die mechanische Kopplung zu einem Verschließen der Öffnung. Vorteilhaft wird also durch ein einziges Gewindepaar sowohl das Einschrauben des Probennahmebehältnis, als auch das Verstellen in die Transportstellung ermöglicht. Das Probennahmebehältnis kann somit mit geöffneter Öffnung d.h. in Probennahmestellung eingeschraubt werden. Anschließend zur Probennahme kann es durch ein Weiterschrauben in die Transportstellung gebracht werden. Anschließend kann das Probennahmebehältnis wieder aus dem Adapter-Innengewinde und damit aus der Wechselarmatur herausgeschraubt werden, wobei mittels des elastisch verformbaren Sperrelements eine Rück-Verstellen in die Probennahmestellung verhindert wird.
In einer Weiterbildung des Probennahmesystems weist/weisen der Adapter und/oder das Probennahmebehältnis ein Sicherungselement auf, das zu Sicherung der lösbaren Verbindung zwischen Adapter und Probennahmebehältnis ausgestaltet ist, und wobei das Sicherungselement derart ausgestaltet ist, dass die lösbare Verbindung zwischen Adapter und Probennahmebehältnis nur für den Fall lösbar ist, dass der Adapter nicht in der Wechselarmatur eingesetzt, insbesondere aus der Wechselarmatur ausgeschraubt, ist.
In dieser Weiterbildung ist zum einen die bereits erwähnte hohe Modularität gegeben, zum anderen können hier Adapter und Probennahmebehältnis vor dem Einsetzen des Adapters verschraubt und gesichert werden. Im Falle dieser zusätzlichen Sicherung kann der Adapter nicht alleine in der Wechselarmatur verbleiben und ihre Einfahrsperre aushebeln. Somit ist zum anderen weiterhin die hohe funktionelle Sicherheit der einfahrgesperrten Wechselarmatur gegeben.
In einer Ausgestaltung des Probennahmesystems ist das Adapter-Außengewinde derart auf das Wechselarmatur-Innengewinde abgestimmt, dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt übertragbaren Schraubbewegung das mit dem Adapter lösbar oder unlösbar verbundene Probennahmebehältnis über das Adapter-Außengewinde in das Wechselarmatur-Innengewinde einschraubbar ist, und dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt und dem ersten Endabschnitt das zusammen mit dem Adapter in die Wechselarmatur eingeschraubte Probennahmebehältnis aus der Probennahmestellung in die Transportstellung verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Probennahme eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Fluids mit einem erfindungsgemäßen Probennahmesystem, umfassend die Schritte:
- Einsetzen des Probennahmebehältnisses in die Schleusenarmatur; - Verfahren der Schleusenarmatur in die eingefahrene Stellung, bei der der erste Endabschnitt des Probennahmebehältnisses in Kontakt mit dem Fluid gebracht wird;
- Probennahme, bei der das Fluid in die Probenkammer eingeströmt wird;
- Verstellen des Probennahmebehältnisses von der Probennahmestellung in die Transportstellung;
- Verfahren der Schleusenarmatur in die ausgefahrene Stellung;
- Entnahme des Probennahmebehältnisses aus der Schleusenarmatur.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Verfahren zumindest den folgenden dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses in die Schleusenarmatur vorausgehenden Schritt:
Verstellen des Probennahmebehältnisses von der Transportstellung in die Probennahmestellung.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird als Schleusenarmatur eine einfahrgesperrte Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor mit einem darin eingesetzten elektrochemischen Sensor verwendet, wobei das Verfahren den folgenden, dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses in die Schleusenarmatur vorausgehenden Schritte umfasst:
-Entnahme des elektrochemischen Sensors aus der einfahrgesperrten Wechselarmatur;
- Aufsetzten des Adapters auf das Probennahmebehältnis oder Einsetzen des Adapters in die einfahrgesperrte Wechselarmatur nachfolgend zu der Entnahme des elektrochemischen Sensors aus der Wechselarmatur.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale bezeichnen. Wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Es zeigt:
Fig. 1 a, b: Eine Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probennahmebehältnisses;
Fig. 2 a, b, c, d, e: Eine Schnittansicht weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Probennahmebehältnisses;
Fig. 3a: Eine Schnittansicht eines Beispiels aus dem Stand der Technik für eine Wechselarmatur mit einem darin eingesetzten elektrochemischen Sensor; und
Fig. 3b, c: Eine Schnittansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probennahmesystems. Fig. 1a, b zeigt in einer Schnittansicht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen transportablen Probennahmebehältnis 1 : In Fig. 1a in einer Probennahmestellung PS, in welcher eine in eine Probenkammer 4 führende und an einem Endabschnitt 2 angeordnete Öffnung 3 geöffnet ist, sowie in Fig.
1 b einer Transportstellung TS, in welcher die Öffnung 3 verschlossen ist und die Probenkammer 4 fluiddicht abgedichtet ist. Das transportable Probennahmebehältnis 1 ist als eine Probennahmesonde ausgestaltet.
Das Probennahmebehältnis 1 weist zwei gegeneinander beweglich gelagerte Komponenten 6,7 auf, um das Verstellen zwischen der Transportstellung PS und der Probennahmestellung zu ermöglichen.
Die erste der beiden Komponenten 6 ist in dieser Ausgestaltung als ein hülsenförmiger Zylinder ausgebildet, in dem eine Probenkammer 4 angeordnet ist. Als Material für den hülsenförmigen Zylinder mit der Probenkammer eignet sich z.B. Glas aufgrund seiner hohen chemischen Beständigkeit für eine Vielzahl unterschiedlicher Fluide. Die zweite der beiden Komponenten 7 ist in dieser Ausgestaltung als ein den hülsenförmigen Zylinder 6 verschließender Stopfen ausgebildet. Die stopfenförmige Komponente 6 kann auch hülsenförmige Abschnitte umfassen, siehe bspw. Fig. 2b, c. In der hülsenförmigen ersten Komponente 6 ist eine Öffnung 3 eingebracht. Selbstverständlich können auch mehrere, bspw. auf sich gegenüberliegenden Seiten der ersten Komponente angebrachte Öffnungen 3, d.h. zumindest zwei Öffnungen 3, eingebracht sein (siehe Fig. 2a-c). Durch die zumindest eine Öffnung 3 ist in der Probennahmestellung PS (Fig. 1a) ein den ersten Endabschnitt 2 umgebendes Fluid 22 (siehe Fig. 3a) in die Probenkammer 4 einströmbar.
Die Probenkammer 4 weist ferner eine verschiebbar gelagerte Wandung 41 auf, mittels derer das Volumen der Probenkammer 4 vergrößerbar ist. Das Probennahmebehältnis 1 weist hierzu an einem zweiten Endabschnitt 8, der dem ersten Endabschnitt 2 in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente 6 gegenüberliegt, ein Aufziehelement 19 auf, das wie bei einer Spritze mit der Wandung 41 der Probenkammer 4 mechanisch gekoppelt ist und im in die Schleusenarmatur 5 eingesetzten Zustand von einem Anwender bedienbar ist (siehe Fig. 3b). Dadurch kann z.B. ein Unterdrück erzeugt werden, mit dem beim Ausgleich dieses Unterdrucks die Einströmung des Fluids 22 in die Probenkammer 4 verstärkt wird. Für den Fall, dass das Fluid 22 unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Prozessdruck steht kann mittels des Aufziehelements 19 ggf. die Probenkammer 4 drucklos gestellt werden.
Um das Probennahmebehältnis anschließend zu Probennahme von der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS zu versetzen, wird in dieser Ausgestaltung die zweite Komponente 7 in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente 6 verschoben (siehe gestrichelter Pfeil). Hierbei wird die Öffnung 3 verschlossen, indem sich die stopfenförmige zweite Komponente 7 in die hülsenförmige ersten Komponente 6 bewegt, wodurch die Öffnung 3 verschlossen und die Probenkammer 4 fluiddicht abgedichtet ist.
Wie vorstehend bereits erwähnt ist die hier gezeigte spezielle Ausgestaltung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten 6,7, des Probennahmebehältnisses 1 nur eine von vielen möglichen Varianten, auf welche die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt ist.
Das Probennahmebehältnis 1 ist in eine Schleusenarmatur 5 (hier nicht gezeigt, siehe Fig. 3) einsetzbar. In dieser Ausgestaltung weist das Probennahmebehältnis 1 hierfür ein Probennahmebehältnis-Außengewinde 16 auf, mittels dem es in eine Schleusenarmatur 5 einschraubbar ist. Wird das Probennahmebehältnis 1 in der Probennahmestellung PS in die Armatur 5 eingeschraubt kann anschließend zur Probennahme die Schraubbewegung weiter ausgeführt werden, ohne dass dabei das Probennahmebehältnis 1 als Ganzes weiter in axialer Bewegung in Richtung des Fluids 22 verschoben wird, beispielsweise in dem das Probennahmebehältnis 1 an ein Arretierelement der Wechselarmatur (siehe Fig. 3b) stößt (das Probennahmebehältnis 1 ist dann sozusagen auf Block geschraubt). Die zweite Komponente 7 ist derart mit dem Endabschnitt 8 mechanisch gekoppelt, dass beim weiteren Ausführen der Schraubbewegung die zweite Komponente 7 in Richtung der ersten Komponente 6 zurückgezogen wird. Dadurch wird die Relativbewegung der beiden Komponenten 6,7 zum Verschließen der Öffnung 3 ausgelöst, und das Probennahmebehältnis 1 in die Transportstellung TS gebracht.
Weitere Details des ersten Endabschnitts 2 sind in einer weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Probennahmebehältnisses 1 in Fig. 2a bis 2e in einer Schnittansicht dargestellt, wobei Fig. 2a und 2b Ausgestaltungen des Probennahmebehältnisses in der Probennahmestellung PS zeigen und in Fig. 2c bis 2e in der Transportstellung TS. Anders als in der bereits in Fig.1 gezeigten Variante weist das Probennahmebehältnis 1 hier zwei Öffnungen 3 auf. Zusätzlich oder alternativ zu der in Fig.1 gezeigten Spritzenvariante ist hier ein mit der Wandung 41 der Probenkammer 4 mechanisch gekoppeltes Federelement 25 vorgesehen (siehe Fig. 2a, 2b). Bei gespanntem Federelement 25 ist die Wandung 41 in Richtung des ersten Endabschnitts 2 verschoben. Wird das Probennahmebehältnis 1 mit gespanntem Federelement 25 in Kontakt mit dem Fluid gebracht, führt daher eine anschließende Entspannung des Federelements 25 zu einer Verschiebung der Wandung 41 in Richtung des zweiten Endabschnitts 8 und damit zu einer Vergrößerung des Volumens der Probenkammer 4 und dem bereits vorstehend erwähnten Unterdrück. In ähnlicher Weise funktioniert eine hier nicht näher gezeigte Variante umfassend einen Magnetschalter, mit dem die verschiebbare Wandung 41 der Probenkammer 4 bewegt wird, um das Volumen der Probenkammer 4 zu vergrößern.
Zum fluiddichten Abdichten weist das Probennahmebehältnis 1 ggf. noch Dichtelemente 23 und/oder 24 auf. Die hier an einer Außenwandung des Probennahmebehältnisses 1 angeordneten Dichtelemente 23 dienen dabei dem Zweck, dass das Probennahmebehältnis im in die Schleusenarmatur 5 eingesetzten Zustand im eingefahrenen Zustand der Schleusenarmatur 5 den Prozessbehälter 21 (siehe Fig. 3a) fluiddicht abdichtet. Zusätzlich sind zwischen den beiden Komponenten 6,7 noch Dichtelemente 24 angeordnet, die die Probenkammer 4 fluiddicht abdichten, bspw. in der Transportstellung TP des Probennahmebehältnisses 1 d.h. bei verschlossenen Öffnungen 3.
Gegebenenfalls weist das Probennahmebehältnis 1 noch ein elastisch verformbares Sperrelement 10 auf, welches einer Bewegung der beiden Komponenten 6,7 entgegenwirkt. Das Sperrelement 10 ist derart ausgestaltet, dass bei einem Bedienen an dem zweiten Endabschnitt 8 zum Verstellen aus der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS unter elastischer Verformung des Sperrelements 10 überwindbar ist, in diesem Fall hier das Ausführen der weiteren Schraubbewegung, bei der die zweite Komponente 7 in Richtung der ersten Komponente 6 zurückgezogen wird (siehe Übergang von Fig. 2b zu 2c). Dahingegen blockiert das Sperrelement 10 ein Zurück- Verstellen aus der Transportstellung TS in die Probennahmestellung PS, das über das Bedienen des zweiten Endabschnitts 8 ausgeführt wird. Hierzu weist das Sperrelement 10 beispielsweise das hier gezeigte dreiecksförmige Profil auf. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Herausschrauben des Probennahmebehältnisses 1 aus der Schleusenarmatur 5 die Öffnung 3 nicht wieder geöffnet wird und das Probennahmebehältnis 1 in der Transportstellung TS bleibt. Das Material des Sperrelements umfasst bspw. ein Elastomer.
In Fig. 2a, b ist zudem eine Filtereinheit 9 gezeigt. Diese ist in einer Ausgestaltung des Probennahmebehältnisses zwischen der Öffnung 3 und der Probenkammer 4 angeordnet, und dazu ausgestaltet, die Probe nach dem Einströmen durch die Öffnung/en und vor dem Einströmen in die Probenkammer 4 zu filtern. Die Filtereinheit 9 ist ggf. austauschbar.
In der in Fig. 2b, 2c gezeigten Ausgestaltung ist die Filtereinheit 9 als ein Filterrohr ausgestaltet, welches von der zweiten Komponente 7 umfasst wird und/oder damit verbunden ist. Hierzu kann bspw. wie in Fig. 2b, c gezeigt das Filterrohr zwischen zwei Abschnitten der zweiten Komponente 7 eingesetzt sein. Das Fluid strömt bei der Probennahme über eine Wandung des Filterrohrs in das Filterrohr hinein, und wird anschließend durch dieses hindurch in die Probenkammer 4 geleitet. Ein Vorteil der Ausgestaltung der Filtereinheit 9 als Filterrohr ist darin zu sehen, dass bei dem in Fig. 2b, 2c gezeigten Filterrohr die effektive Filterfläche im Vergleich zu der in Fig. 2a gezeigten Filtereinheit 9 wesentlich vergrößert ist. Ein weiterer Vorteil des mit der zweiten Komponente 7 verbundenen oder davon umfassten Filterrohrs ist darin zu sehen, dass die Filtereinheit 9 besonders einfach aus der ersten Komponente 6 entnommen werden kann, da die zweite Komponente 7 bspw. als von der ersten Komponente 6 lösbar ausgestaltet ist. Die einfache Entnahme erleichtert eine Reinigung der Filtereinheit 9 und/oder eine Analyse von in der Filtereinheit 9 aufgenommener Stoffe und/oder Partikel. Auch ein von Zeit zu Zeit erforderlicher Austausch der Filtereinheit 9 ist besonders leicht auszuführen. Um das transportable Probennahmebehältnis 1 beim Transport zu schützen, kann es ggf. noch einen Verschluss 20, bspw. in Form einer Verschlusskappe, für den ersten Endabschnitt 2 aufweisen, siehe Fig. 2c.
Die zweite Komponente 7 oder zumindest ein Abschnitt der zweiten Komponente 7 ist in einer Ausgestaltung abnehmbar, insb. abschraubbar, um die Probe nach dem Transport des transportablen Probennahmebehältnis 1 diesem zu entnehmen. Hierzu weist die zweite Komponente 7 bspw. ein Sicherungselement 26 auf, bspw. eine Schraube auf. Damit kann die Probe, bspw. in einem speziellen Labor, einer Weiterbehandlung und/oder Analyse unterzogen werden. Hier zeigt sich der große Vorteil der sehr kompakten und transportablen erfindungsgemäßen Lösung, da auf diese Weise die Probe auch in einem von dem Fluid 22 weit entfernt angeordneten Ort untersucht werden kann. Auf die gleiche Weise kann das Probennahmebehältnis 1 außerhalb der Schleusenarmatur 5 von der Transportstellung TS wieder in die Probennahmestellung PS zurückversetzt werden.
In Fig. 2d, e sind weitere Ausgestaltungen gezeigt, die alternative Möglichkeiten zur Entnahme der Probe des Fluids 22 aus dem Probennahmebehältnis 1 nach der Probennahme (d.h. außerhalb der Schleusenarmatur 5) darstellen. Anders als zuvor beschrieben wird in Fig. 2d, e die Entnahme der Probe aus der Probenkammer 4 in der Transportstellung TS durchgeführt, d.h. bei stets verschlossener/nen Öffnung(en) 3.
Hierzu umfasst in Fig 2d, e die zweiten Komponente 7 einen versperrten fluiddichten Zugang 27 zu der Probenkammer 4. Der fluiddichte Zugang 27 ist bspw. in den Gewindekanal der bereits in Fig. 2a - 2c gezeigten Schraube 26 eingesetzt.
Der Zugang 27 ist bspw. als eine fluiddichte Ventileinheit ausgestaltet, welche in dem Gewindekanal der Schraube 26 angeordnet ist. Im Falle der Ventileinheit handelt es sich also im einen versperrbaren und zu öffnenden Zugang 27. Durch das offene Gewinde der Schraube 26 kann der als Ventileinheit ausgestaltete Zugang 27 mit einem Drehmechanismus geöffnet und die Probe aus dem der Probenkammer 4 entnommen werden
In der in Fig. 2e gezeigten Ausgestaltung ist der Zugang 27 als eine im Wesentlichen fluidundurchlässige Membran ausgebildet, bspw. ein sogenanntes Septum. Diese Variante eignet sich insbesondere für gasförmige Fluide, da ansonsten bei Vorliegen einer Öffnung - je nach Art des Gases - dieses ggf. unkontrollierbar aus der Probenkammer 4 entweicht. Eine „im Wesentlichen gasundurchlässige Membran“ bedeutet hier, dass die Diffusionsrate der Membran für das gasförmige Fluid ausreichend klein ist, so dass das gasförmige Fluid in den üblichen Zeitskalen der Probennahme nicht aus der Probenkammer 4 hinausdiffundieren kann (bspw. an einem Tag höchstens 10% der Menge des in der Probenkammer 4 enthaltenen Gases). Durch die Membran wird eine Spritze gestochen um damit das gasförmiges Fluid aus der Probenkammer 4 zur Weiterbehandlung und/oder Analyse zu entnehmen, ohne dabei die Membran zu schädigen. Durch die Möglichkeit des Einführens der Spritze bildet auch die Membran (genau wie zuvor die Ventileinheit) einen wiederverschließbaren Zugang 27.
In Fig. 3b, 3c ist eine Schnittansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Probennahmesystems 11 dargestellt, umfassend eine Schleusenarmatur 5 und ein transportables Probennahmebehältnis 1.
Fig. 3a zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Schleusenarmatur, die als eine manuell oder (halbautomatisch, bspw. mittels einer Pneumatik, axial verfahrbare Wechselarmatur für einen sondenförmigen elektrochemischen Sensor 13 ausgebildet ist. Die Schleusenarmatur 5 ist in eine Wandung eine Prozessbehälters 21 eingesetzt. Der elektrochemische Sensor 13 kann mittels der Schleusenarmatur 5 derart verfahren werden, dass er mit einer an seinem Endabschnitt angeordneten sensitiven Komponente in direkten Kontakt mit einem den Endabschnitt umgebenden Fluid 22 steht. Der elektrochemische Sensor 13 wird typischerweise über ein Wechselarmatur-Innengewinde 14 in die Schleusenarmatur 5 eingeschraubt.
In Fig. 3b ist nun das in den vorherigen Ausgestaltungen bereits beschriebene transportable Probennahmebehältnis 1 in die Schleusenarmatur 5 aus Fig. 3a eingesetzt. Dabei wird der elektrochemische Sensor 13 entnommen (bspw. im Rahmen einer Reinigung, Kalibrierung, Verifizierung und/oder Justierung des elektrochemische Sensor 13) und das Probennahmebehältnis 1 anstelle des elektrochemischen Sensors 13 in die für den elektrochemischen Sensor 13 vorgesehene Einsetzlage in die Schleusenarmatur 5 eingesetzt.
In der hier gezeigten Ausgestaltung wird das Probennahmebehältnis 1 in Probennahmestellung PS in die Schleusenarmatur 5 eingesetzt, und anschließend die Schleusenarmatur 5 in die eingefahrene Stellung verfahren. In der eingefahrenen Stellung ragt der erste Endabschnitt 2 des Probennahmebehältnisses 1 derart in das Fluid 22 hinein, dass dieses in der Probennahmestellung PS d.h. bei geöffneter Öffnung (siehe Fig. 1a und 2a) in die Probenkammer 4 einströmbar ist.
Mittels eines Aufziehelements 19 kann in der hier gezeigten spritzen-ähnlichen Variante des Probennahmebehältnisses 1 die Einströmung des Fluids 22 in die Probenkammer 4 verstärkt werden. Das Aufziehelement befindet sich an dem dem ersten Endabschnitt 2 in Längsrichtung des sondenförmigen Probennahmebehältnis 1 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 8. Dieser ragt auch in der eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur 5 aus dieser heraus und ist daher von einem Anwender bedienbar. Nach der Probennahme erfolgt auch das Verstellen von der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS mittels des Bedienens des zweiten, aus der Schleusenarmatur 5 in der eingefahrenen Stellung herausragenden Endabschnitts 8. Dabei kann mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem Endabschnitt 8 und einer der beiden beweglich gelagerten Komponenten 6,7 (bspw. einer festen mechanischen Verbindung) die Relativbewegung zum Verschließen der Öffnung 3 über eine entsprechende Manipulation des zweiten Endabschnitts 8 ausgelöst werden. In der hier gezeigten Ausgestaltung wird das Verstellen von der Probennahmestellung PS in die Transportstellung TS dadurch erreicht, dass die zweite Komponente 7 bei einem weiteren Einführen des Probennahmebehältnisses 1 in die Wechselarmatur 5 gegen einen Abschnitt der Wechselarmatur 5 stößt und dadurch in Richtung der ersten Komponente 7 zurück verschoben wird (siehe Richtung der gestrichelten Pfeile in Fig. 1a und 2b).
Oftmals werden einfahrgesperrte Schleusenarmaturen 5 verwendet. Diese können nur für den Fall verfahren werden, wenn in das für den elektrochemischen Sensor 13 vorgesehene Wechselarmatur- Innengewinde 14 der elektrochemische Sensor 13 oder alternativ eine zum Wechselarmatur-Innengewinde 14 passende Sonde d.h. mit einem dazu korrespondieren Außengewinde eingeschraubt ist.
Um die Einfahrsperre zu überwinden wird ein Adapter 12 verwendet, welcher von dem Probennahmesystem 11 umfasst wird und auf die Schleusenarmatur 5 bzw. den dazu passenden elektrochemischen Sensor 13 abgestimmt ist. Der Adapter 12 ist in Fig. 3b in dem durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Bereich angeordnet, welcher in Fig. 3c nochmals im Detail dargestellt ist. Der Adapter 12 ist mit einem Adapter-Außengewinde 15 in das Wechselarmatur-Innengewinde 14 eingeschraubt. In dieser Ausgestaltung ist der Adapter 12 mit dem Probennahmebehältnis 1 über eine Schraubverbindung lösbar verbunden, indem ein Probennahmebehältnis-Außengewinde 16 in ein Adapter- Innengewinde 17 einschraubbar ist. Wie vorstehend erwähnt kann der Adapter 12 auch mit dem Probennahmebehältnis 1 fest verbunden sein.
Je nach Ausgestaltung wird nach Entnahme des elektrochemischen Sensors 13 aus der Wechselarmatur dann entweder das Probennahmebehältnis 1 in den bereits in die Schleusenarmatur 5 eingeschraubten Adapter 12 eingeschraubt, oder das Probennahmebehältnis 1 und Adapter 12 werden zusammen als eine miteinander (lösbar oder unlösbar) verbundene Einheit in die Schleusenarmatur 5 gemeinsam eingeschraubt. Bei einer lösbaren Einheit werden im letzteren Fall z.B. das Probennahmebehältnis 1 und Adapter 12 bereits außerhalb Schleusenarmatur 5 miteinander verschraubt und dann als verschraubte Einheit in das Wechselarmatur-Innengewinde 14 eingeschraubt. Es ist von Vorteil, wenn die Relativbewegung zum Verschließen der Öffnung 3 durch ein Weiterausführen derjenigen Einschraubbewegung ausgelöst wird, durch die das Einschrauben des Probennahmebehältnisses 1 in die Schleusenarmatur 5 erfolgt. Gegebenenfalls ist ein zusätzliches Sicherungsmittel 18 vorgesehen, mit dem die lösbare Verbindung zwischen Probennahmebehältnis 1 und Adapter 12 gesichert ist. Dadurch wird verhindert, dass das Probennahmebehältnis 1 in eingefahrener Stellung der Schleusenarmatur 5 aus dem Adapter 12 herausgeschraubt werden kann.
Bezugszeichen und Symbole
1 Probennahmebehältnis
2 erster Endabschnitt
3 Öffnung
4 Probenkammer 41 Wandung der Probenkammer
5 Schleusenarmatur
6,7 erste und zweite Komponente
8 zweiter Endabschnitt
9 Filtereinheit
10 Sperrelement 11 Probennahmesystem 12 Adapter
13 elektrochemischer Sensor
14 Wechselarmatur-Innengewinde
15 Adapter-Außengewinde
16 Probennahmebehältnis-Außengewinde
17 Adapter-Innengewinde
18 Sicherungselement
19 Aufziehelement
20 Verschlusselement 21 Prozessbehälter 22 Fluid
23,24 Dichtelement
25 Federelement
26 Sicherungselement
27 Zugang
28 Spritze
PS Probennahmestellung
TS Transportstellung

Claims

Patentansprüche
1 . Transportables Probennahmebehältnis (1) zur Entnahme einer Probe eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22), wobei das Probennahmebehältnis (1) zwischen einer Probennahmestellung (PS) und einer Transportstellung (TS) verstellbar ist, wobei in der Probennahmestellung (PS) zumindest eine an einem ersten Endabschnitt (2) des Probennahmebehältnisses (1) angeordnete und in einem Innenraum des Probennahmebehältnisses (1) führende, verschließbare Öffnung (3) geöffnet ist, wobei in der Transportstellung (TS) eine in dem Innenraum angeordnete Probenkammer (4) fluiddicht abgedichtet ist, und wobei das Probennahmebehältnis (1) derart in eine mit dem Prozessbehälter (21) verbundene verfahrbare Schleusenarmatur (5) einsetzbar ist, dass in einer ersten ausgefahrenen Stellung der Schleusenarmatur (5) die Schleusenarmatur (5) den Prozessbehälter (21) fluiddicht abdichtet und dass in einer zweiten eingefahrenen Stellung der Schleusenarmatur (5) das Probennahmebehältnis (1) den Prozessbehälter (21) fluiddicht abdichtet und das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) mit seinem ersten Endabschnitt (2) in das Fluid (22) hineinragt.
2. Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Probennahmebehältnis (1) zwei gegeneinander beweglich gelagerte Komponenten (6,7) aufweist, wobei durch eine Relativbewegung der beiden Komponenten (6,7) zueinander die zumindest eine Öffnung (3) verschließbar und öffenbar ist, so dass das Probennahmebehältnis (1) mittels der Relativbewegung zwischen der Probennahmestellung (PS) und der Transportstellung (TS) verstellbar ist, wobei insbesondere zumindest eine erste der beiden Komponenten (6) hülsenförmig ist, und die Probenkammer (4) in der hülsenförmigen ersten Komponente (6) angeordnet ist.
3. Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der Relativbewegung um eine Verdrehung der beiden Komponenten (6,7) gegeneinander handelt, insb. um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente (6) ist, und/oder wobei es sich bei der Relativbewegung um eine Verschiebung der beiden Komponenten (6,7) gegeneinander handelt, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente (6).
4. Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen der zumindest einen Öffnung (3) und der Probenkammer (4) eine Filtereinheit (9) angeordnet ist, die dazu ausgestaltet ist, ein durch die zumindest eine Öffnung (3) einströmendes Fluid (22) vor dem Einströmen in die Probenkammer (4) zu filtern.
5. Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Wandung (41) der Probenkammer (4) verschiebbar, insb. in Längsrichtung der hülsenförmigen ersten Komponente (6), gelagert ist, und wobei in der Probennahmestellung (PS) ein mit dem ersten Endabschnitt (2) in Kontakt stehendes Fluid (22) in die Probenkammer (4) einströmbar ist, indem das Volumen der Probenkammer (4) mittels einer Verschiebung der Wandung vergrößert und dadurch das Fluid (22) durch die zumindest eine Öffnung (3) in die Probenkammer (4) eingesaugt wird.
6. Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein in Längsrichtung der ersten hülsenförmigen Komponente (6) dem ersten Endabschnitt (2) im Wesentlichen gegenüberliegender, zweiter Endabschnitt (8) des Probennahmebehältnisses (1) derart mit dem ersten Endabschnitt (2) mechanisch gekoppelt ist, dass mittels eines Bedienens des zweiten Endabschnitts (8) das Probennahmebehältnis (1) zwischen der Probennahmestellung (PS) und der Transportstellung (TS) verstellbar ist, insb. indem das Bedienen die Relativbewegung der beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten (6,7) verursacht.
7. Probennahmesystem (11), umfassend ein Probennahmebehältnis (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6 und eine Schleusenarmatur (5), wobei das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) zwischen der Probennahmestellung (PS) und der Transportstellung (TS) verstellbar ist, insbesondere indem mittels des Bedienens das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) zumindest aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) bringbar ist, und wobei insbesondere das in die Schleusenarmatur (5) eingesetzte Probennahmebehältnis (1) aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) verstellbar ist, indem der zweite Endabschnitt (8) des in die Schleusenarmatur (5) eingesetzten Probennahmebehältnis (1) aus der Schleusenarmatur (5) herausragt und von einem Anwender manuell bedienbar ist.
8. Probennahmesystem (11) nach Anspruch 7, wobei zwischen den beiden gegeneinander beweglich gelagerten Komponenten (6,7) zumindest ein elastisch verformbares Sperrelement (10) angeordnet ist, das einer Bewegung der beiden Komponenten (6,7) entgegenwirkt, und wobei das Sperrelement (10) derart ausgestaltet ist, dass bei einem Bedienen an dem zweiten Endabschnitt (8) zum Verstellen aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) bei Ausführung der Relativbewegung das Sperrelement (10) unter elastischer Verformung des Sperrelements (10) überwindbar ist, und dass das Sperrelement (10) ein Zurück- Verstellen aus der Transportstellung (TS) in die Probennahmestellung (PS) blockiert, das über das Bedienen des zweiten Endabschnitts (8) ausgeführt wird.
9. Probennahmesystem (11) nach Anspruch 7 oder 8, wobei es sich bei der Schleusenarmatur (5) um eine Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor (13) handelt, der zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22) ausgestaltet ist, und wobei das Probennahmebehältnis (1) derart an die Ausgestaltung der Schleusenarmatur (5) und die Ausgestaltung des elektrochemischen Sensors (13) angepasst ist, dass das Probennahmebehältnis (1) in eine für den elektrochemischen Sensor (13) vorgesehene Einsetzlage anstelle des elektrochemischen Sensors (13) in die Wechselarmatur einsetzbar ist.
10. Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei es sich bei der Wechselarmatur um eine einfahrgesperrte Wechselarmatur handelt, die nur für den Fall, dass ein elektrochemischer Sensor (13) in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt ist, verfahrbar ist, und wobei das Probennahmesystem (11) einen Adapter (12) zur Überwindung der Einfahrsperre der Wechselarmatur aufweist, wobei der Adapter (12) derart ausgestaltet ist, dass für den Fall, dass anstelle des elektrochemischen Sensors (13) der Adapter (12) und das Probennahmebehältnis (1) in die einfahrgesperrte Wechselarmatur eingesetzt sind, die Wechselarmatur verfahrbar ist.
11. Probennahmesystem (11) nach Anspruch 10, wobei der elektrochemische Sensor (13) in die Wechselarmatur über ein für den elektrochemischen Sensor (13) vorgesehenes Wechselarmatur-Innengewinde (14) einschraubbar ist, der Adapter (12) ein Adapter- Außengewinde (15) aufweist, und der Adapter (12) in die Wechselarmatur dadurch einsetzbar ist, dass das Adapter-Außengewinde in das Wechselarmatur-Innengewinde für den elektrochemischen (13) Sensor einschraubbar ist.
12. Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11 , wobei der Adapter (12) mit dem Probennahmebehältnis (1) fest, insb. unlösbar, verbunden ist.
13. Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11 , wobei der Adapter (12) mit dem Probennahmebehältnis (1) lösbar verbindbar ist, insbesondere, indem ein Probennahmebehältnis-Außengewinde (16) in ein Adapter-Innengewinde (17) einschraubbar ist.
14. Probennahmesystem (11) nach Anspruch 13, wobei das Probennahmebehältnis (1) und der Adapter (12) derart aufeinander abgestimmt sind, dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt (8) übertragbaren Schraubbewegung das Probennahmebehältnis (1) über das Probennahmebehältnis-Außengewinde (16) in das Adapter- Innengewinde (17) des in die Wechselarmatur eingesetzten Adapters (12) einschraubbar ist, und dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt (8) und dem ersten Endabschnitt (2) das in den Adapter (12) eingeschraubte Probennahmebehältnis (1) aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.
15. Probennahmesystem (11) nach Anspruch 13, wobei der Adapter (12) und/oder das Probennahmebehältnis (1) ein Sicherungselement (18) aufweist/aufweisen, das zu Sicherung der lösbaren Verbindung zwischen Adapter (12) und Probennahmebehältnis (1) ausgestaltet ist, und wobei das Sicherungselement (18) derart ausgestaltet ist, dass die lösbare Verbindung zwischen Adapter (12) und Probennahmebehältnis (1) nur für den Fall lösbar ist, dass der Adapter (12) nicht in der Wechselarmatur eingesetzt, insbesondere aus der Wechselarmatur ausgeschraubt, ist.
16. Probennahmesystem (11) nach Anspruch 12 oder 15, wobei das Adapter-Außengewinde (15) derart auf das Wechselarmatur-Innengewinde (17) abgestimmt ist, dass mittels einer über den zweiten Endabschnitt (8) übertragbaren Schraubbewegung das mit dem Adapter (12) lösbar oder unlösbar verbundene Probennahmebehältnis (1) über das Adapter- Außengewinde (15) in das Wechselarmatur-Innengewinde einschraubbar ist, und dass bei Weiterführen derselben Schraubbewegung mittels einer mechanischen Kopplung zwischen dem zweiten Endabschnitt (8) und dem ersten Endabschnitt (2) das zusammen mit dem Adapter (12) in die Wechselarmatur eingeschraubte Probennahmebehältnis (1) aus der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung (TS) verstellbar ist, insbesondere in der eingefahrenen Stellung der einfahrgesperrten Wechselarmatur.
17. Verfahren zur Probennahme eines in einem Prozessbehälter (21) enthaltenen Fluids (22) mit einem Probennahmesystem (11) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche 8 bis 16, umfassend die Schritte: - Einsetzen des Probennahmebehältnisses (1) in die Schleusenarmatur (5);
- Verfahren der Schleusenarmatur (5) in die eingefahrene Stellung, bei der der erste Endabschnitt (2) des Probennahmebehältnisses (1) in Kontakt mit dem Fluid (22) gebracht wird;
- Probennahme, bei der das Fluid (22) in die Probenkammer (4) eingeströmt wird; - Verstellen des Probennahmebehältnisses (1) von der Probennahmestellung (PS) in die Transportstellung
(TS);
- Verfahren der Schleusenarmatur (5) in die ausgefahrene Stellung;
- Entnahme des Probennahmebehältnisses (1) aus der Schleusenarmatur (5).
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren zumindest den folgenden dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses (1) in die Schleusenarmatur (5) vorausgehenden Schritt umfasst:
Verstellen des Probennahmebehältnisses (1) von der Transportstellung (TS) in die Probennahmestellung (PS).
19. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei als Schleusenarmatur (5) eine einfahrgesperrte Wechselarmatur für einen elektrochemischen Sensor mit einem darin eingesetzten elektrochemischen Sensor (13) verwendet wird, und wobei das Verfahren den folgenden, dem Einsetzten des Probennahmebehältnisses (1) in die Schleusenarmatur (5) vorausgehenden Schritte umfasst:
-Entnahme des elektrochemischen Sensors (13) aus der einfahrgesperrten Wechselarmatur;
- Aufsetzten des Adapters (12) auf das Probennahmebehältnis (1) oder Einsetzen des Adapters (12) in die einfahrgesperrte Wechselarmatur nachfolgend zu der Entnahme des elektrochemischen Sensors (13) aus der Wechselarmatur.
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