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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Probenahmekopf, der eine Nadel
enthält, deren unteres Ende in eine zu entnehmende Flüssigkeit eintaucht und deren
oberes Ende in der Lage ist, einen Deckel zu durchstechen, der ein unter Vakuum
stehendes Entnahmegefäß verschließt, so daß es möglich ist, eine bestimmte Menge der
Flüssigkeit automatisch aus dem Entnahmegefäß unter Einwirkung der Saugkraft zu
entnehmen, die durch das Vakuum im Inneren des Entnahmegefäßes verursacht wird.
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In bestimmten Industriezweigen, wie der Atomindustrie oder der chemischen
Industrie, kann es erforderlich sein, punktuelle Analysen von in Anlagen vorhandenen
Flüssigkeiten vorzunehmen. Dies trifft insbesondere auf bestimmte radioaktive
Flüssigkeiten in Kernbrennstoffverarbeitungsanlagen zu.
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Damit der Betrieb der Anlage nicht gestört wird, werden die für diese Analysen
erforderlichen Mengen punktuell entnommen. Wie in den Dokumenten FR-A-1 401 298 und
FR-A-2 058 751 beschrieben ist, besteht eine bekannte Lösung darin, daß zu diesem
Zweck eine Flüssigkeitsprobeentnahmebank verwendet wird, die mehrere Entnahmeköpfe
enthält, welche einzeln mit den verschiedenen Anlagenteilen verbunden sind, so daß eine
Probenahme von verschiedenen radioaktiven Flüssigkeiten möglich ist. Die
Probeentnahmebank enthält unter anderem ein Werkzeug, das in einem Handschuhkasten
eingebaut ist, mit dem man einen Deckel, der ein unter Vakuum stehendes Entnahmegefäß
verschließt, auf die Nadel eines der Entnahmeköpfe aufspießen kann. Diese
Entnahmeköpfe sind beispielsweise in Form eines Kreises auf dem Boden des
Handschuhkastens angeordnet, damit man mit Hilfe eines an einem Drehstopfen
montierten Werkzeuges, der koaxial zu diesem Kreis angeordnet ist, auf jeden
Entnahmekopf separat zugreifen kann.
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Bei einer in dieser Form ausgeführten Entnahmebank umfaßt jeder
Probeentnahmekopf einen Entnahmetopf, der auf dem Boden des Handschuhkastens
befestigt ist, und einen demontierbaren Nadelkörper, der die Nadel hält und in einem Napf
des Entnahmetopfes eingelassen ist. Unter diesem Napf taucht die Nadel in einen Raum
ein, der sich in dem Entnahmetopf befindet, und an dessen oberen Ende eine Zuführ- und
eine Abflußleitung für die zu entnehmende Flüssigkeit einmünden. Diese beiden Leitungen
verbinden den Entnahmekopf mit der Anlage, aus der eine Flüssigkeit entnommen werden
soll, so daß diese Flüssigkeit mindestens dann in dem Entnahmekopf zirkuliert, wenn an
diesem Entnahmekopf eine Entnahme durchgeführt werden muß. Des weiteren verbindet
ein Durchgang mit kleinem Querschnitt den Boden des Raumes mit einer der Leitungen, um
eine Entleerung des Raumes zu ermöglichen, wenn die Zufuhr der zu entnehmenden
Flüssigkeit in den Entnahmekopf gestoppt wird.
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Bei einem derart konzipierten Entnahmekopf trägt der Durchgang für die Entleerung,
der in den Boden des Raumes einmündet, dazu bei, im Inneren dieses Raumes
Turbulenzen zu erzeugen. Folglich kommt es oft vor, daß anstelle der Entnahme der reinen
Flüssigkeit die Entnahmegefäße einen großen Teil Gas mit ansaugen so daß sich die in
das Entnahmegefäß aufgenommene Flüssigkeitsmenge als unzureichend für die
durchzuführenden Analysen erweist.
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Jedoch kann man sich auf keinen Fall diesen Entleerungsdurchgang wegdenken, da
dieser Raum von Zeit zu Zeit entleert werden muß, um die Qualität der durchgeführten
Entnahmen zu gewährleisten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Entnahmekopf für flüssige Proben,
der einen Nadelkörper enthält, durch dessen abgeänderte Form dauerhaft gewährleistet
werden kann, daß der Raum mit Flüssigkeit gefüllt wird und daß der Bereich der Flüssigkeit,
in der die Entnahme erfolgt, am besten turbulenzfrei gehalten wird, ohne daß dabei der
Entleerungsdurchgang wegfallen muß.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung erreicht man dieses Ergebnis mit Hilfe
eines Entnahmekopfes für flüssige Proben, der einen Entnahmetopf enthält, welcher mit
einem Napf ausgestattet ist, in dem der demontierbare Nadelkörper untergebracht ist,
welcher eine Probeentnahmenadel enthält, deren unteres Ende in den durch den
Entnahmetopf gebildeten Raum unter dem Napf hineinragt, wobei der Entnahmetopf eine
Flüssigkeitszufuhr- und Abflußleitung besitzt, die am oberen Ende des Raumes einmünden,
sowie einen Entleerungsdurchgang, der den Boden des Raumes mit einer der genannten
Leitungen verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelkörper ein
Verlängerungsstück umfaßt, das die Nadel umgibt, und dessen unteres Ende den
Entleerungsdurchgang verschließt, wenn sich der Nadelkörper in dem Napf befindet, wobei
sich in dem Verlängerungsstück Löcher befinden, damit der genannte Raum mit einem
abgegrenzten Bereich um die Nadel herum im Inneren des Verlängerungsstückes in
Verbindung steht.
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Bei einem auf diese Weise ausgeführten Entnahmekopf wird durch das
Verschließen des Entleerungsdurchganges durch das Ende des Verlängerungsstückes des
Nadelkörpers die Füllung des Raumes mit der zu entnehmenden Flüssigkeit gewährleistet.
Da sich nun die Entnahmeflüssigkeit in dem Raum zwischen den Nadel und dem
Verlängerungstück des Nadelkörpers befindet, der mit dem eigentlichen Entnahmeraum
über die in dem Verlängerungsstück enthaltenen Löcher in Verbindung steht, ist der
Bereich der flüssigen Probe, in dem die Entnahme stattfindet, vollkommen turbulenzfrei.
Folglich wird nach dem Aufspießen eines Entnahmegefäßes auf die Nadel eine
ausreichende Menge an Flüssigkeit in das Entnahmegefäß durch das anfänglich
vorhandene Vakuum aufgesaugt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist an dem
unteren Ende des Verlängerungsstückes des Nadelkörpers eine Bereich mit verringertem
Durchmesser vorhanden, der normalerweise in ein oberes Ende des
Entleerungsdurchgangs mit dem gleichen Durchmesser hineinführt, wenn sich der
Nadelkörper in dem Napf befindet.
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Des weiteren befindet sich mindestens eines der Löcher, die in das
Verlängerungsstück des Nadelkörpers eingearbeitet sind, fast gegenüber der
Flüssigkeitszufuhrleitung und ein Loch fast gegenüber dem unteren Ende der Nadel.
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Nun soll anhand von Beispielen, die keinen einschränkenden Charakter haben, eine
bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, von denen:
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die Abbildung 1 ein Längsschnitt ist, auf dem ein entsprechend der vorliegenden
Erfindung ausgeführter Entnahmekopf für flüssige Proben dargestellt ist; und
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die Abbildung 2 ein Längsschnitt ist, auf dem in einem größeren Maßstab der
abnehmbare Teil des Entnahmekopfes von Abbildung 1 dargestellt ist.
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Die Abbildung 1 zeigt einen Entnahmekopf für flüssige Proben, der für den Einsatz
in einer Probeentnahmebank vorgesehen ist, wie sie in dem Dokument FR-A-1 401 298
beschrieben wird. Dieser Probeentnahmekopf enthält einen Entnahmetopf, der mit der
Ziffer 10 bezeichnet und für die Befestigung am Boden eines Handschuhkastens einer
Probeentnahmebank ausgelegt ist.
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In seinem oberen Teil umfaßt der Entnahmetopf 10 ein hülsenförmiges Element 12,
das nach innen hin einen Napf 14 abgrenzt. Ein demontierbarer Nadelkörper, der mit der
Ziffer 16 bezeichnet ist, wird unter Krafteinwirkung in den Napf 14 eingesteckt, und zwar so,
daß dieser wieder demontiert werden kann, um eine Auswechselung vorzunehmen, falls
dies erforderlich ist.
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Der Nadelkörper 16, der im allgemeinen rohrförmig ist, hält im Inneren eine
geradlinige Entnahmenadel 18. Genauer gesagt, wird die Montage der Entnahmenadel 18
im Nadelkörper 16 durch ein rohrförmiges Klemmstück 20 gewährleistet, das von der Nadel
18 durchquert wird und das in dem oberen, stufenförmigen Teil einer Bohrung 22 montiert
ist, die sich in dem größeren Teil der Höhe des Nadelkörpers 16 befindet.
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Die Dichtigkeit zwischen dem Element 12 und dem Nadelkörper 16 wird durch einen
Dichtungsring 24 gewährleistet, der in einer ringförmigen Nut montiert ist, die in dem
Bereich des Nadelkörpers 16 befindet, welcher in den Napf 14 eingelassen ist.
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Unter dem Element 12 bildet der Entnahmetopf einen Raum 26, der entlang der
Achse des Napfes 14 verläuft und in dessen oberen Bereich eine Zufuhrleitung 28 für die
zu entnehmende Flüssigkeit und eine Abflußleitung 30 für dieses Flüssigkeit einmünden.
Des weiteren verbindet ein Entleerungsdurchgang 32 den Boden des Raumes 26 mit der
Abflußleitung 30. Das obere Ende 32a dieses Durchganges 32, das in den Raum 26
mündet, verläuft koaxial zu Letzterem und weist einen gleichförmigen Durchmesser auf.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung und der detaillierteren Darstellung von
Abbildung 2 enthält der Nadelkörper 16 an dem Teil, das sich unter dem Element 12
befindet, ein rohrförmiges Verlängerungsstück 34, das an seinem unteren Ende durch ein
zylindrisches Teil 36 mit verringertem Durchmesser verschlossen ist. Dieser zylindrische
Teil 26 ragt in das obere Ende 32a des Entleerungsdurchganges 32 hinein, wenn sich die
Nadelhalterung 16 in dem Napf 14 befindet, wie auf den Abbildungen dargestellt. Der
Außendurchmesser des zylindrischen Teils 36 ist fast so groß wie der Durchmesser des
oberen Endes 32a des Durchganges 32, so daß damit die Verbindung zwischen dem Raum
26 und diesem Durchgang unterbrochen ist.
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Wie auf Abbildung 1 dargestellt ist, ist der Außendurchmesser des rohrförmigen
Verlängerungsstückes 34 des Nadelkörpers 16 etwas kleiner als der Innendurchmesser des
Raumes 26, so daß dadurch um das Verlängerungsstück 34 herum ein ringförmiger Raum
38 gebildet wird, der normalerweise mit Flüssigkeit gefüllt ist.
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Des weiteren verläuft die Bohrung 22, die sich in dem Nadelkörper 16 befindet,
weiter nach unten in das Innere des Verlängerungsstückes 34 bis in die Nähe des
zylindrischen Teils 36, fast bis zum unteren Ende der Nadel 18, so daß um diese Nadel
herum ein ringförmiger Raum 40 gebildet wird.
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Dieser ringförmige Raum 40 steht mit der äußeren Umgebung über die Löcher 42 in
Verbindung, die sich in dem Verlängerungsstück 34 ungefähr in Höhe des unteren Endes
der Nadel 18 befinden, sowie über die Löcher 44, die sich in dem Verlängerungsstück 34
direkt unter dem Element 12 befinden, d.h. gegenüber den Enden der Leitungen 28 und 30,
die in den Raum 26 einmünden.
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Bei der gerade unter Bezugnahme auf die Abbildungen 1 und 2 beschriebenen
Anordnung verschließt der zylindrische Teil 36, wenn sich der Nadelkörper 16 in dem Napf
14 befindet, das obere Ende 32a des Entleerungsdurchganges 32, so daß der ringförmige
Raum 38, der um die Nadel 18 herum im Inneren des Verlängerungsstückes 43 gebildet
wird, mit diesem Raum 38 über die Löcher 42 ständig verbunden ist, sowie mit den
Leitungen 28 und 30 über die Löcher 44, wobei der Teil des Raumes 40, in den die Nadel
18 hineinragt, ebenfalls ständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, die sich in einem turbulenzfreien
Zustand befindet. Ein Nachfüllen dieser Flüssigkeit wird unterdessen ständig durch die
Löcher 42 und 44 abgesichert, wodurch immer ausreichend viel Entnahmeflüssigkeit
vorhanden ist.
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Durch diese verschiedenen Eigenschaften ist es dann möglich - wenn der Deckel
eines Entnahmegefäßes 46 auf das obere Ende der Nadel 18 aufgespießt wird, wie auf
Abbildung 1 dargestellt -, eine ausreichende Menge an Flüssigkeit für die gewünschten
Analysen zu entnehmen. Des weiteren wird die Qualität dieser Analysen nicht durch eine
eventuelle Stagnation des Bereiches der Flüssigkeit beeinträchtigt, in dem die Entnahme
stattfindet.
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Mit dem Probeentnahmekopf gemäß der vorliegenden Erfindung ist es unterdessen
möglich, den Raum 26 von Zeit zu Zeit zu entleeren, in dem der Nadelkörper 16 nach oben
bewegt wird und dieser mit Hilfe der Werkzeuge demontiert wirdv die in entsprechender
Weise in dem Handschuhkasten angebracht sind und den Entnahmekopf überlagern, wobei
diese Werkzeuge beispielsweise in der in dem Dokument FR-A-2 058 751 erläuterten Form
ausgeführt werden können.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gerade in Form eines
Beispiels erläuterte Ausführungsart beschränkt, sondern bezieht sich auf alle Varianten. So
könnten z.B. die Löcher 42 und 44 durch Schlitze ersetzt werden, die sich über das
Verlängerungsstück 34 von dem unteren Ende der Nadel 18 bis in die Nähe des Elements
12 erstrecken, d.h. in den Bereich, in den die Leitungen 28 und 30 einmünden.