Probenahme ohne Risiko

In kontinuierlichen Prozessen kommt der wiederholten Probenahme von Flüssigkeiten oder Gasen eine wichtige Aufgabe (Prozesssteuerung, Qualitätssicherung) zu. Dies ist in den oftmals hohen gesetzlichen Anforderungen und in den drastischen Folgekosten bei Qualitätsabweichungen in der chemischen, pharmazeutischen bzw. der sonstigen verfahrenstechnischen Industrie begründet.

Bei der Auswahl der geeigneten Probenahmesysteme für flüssige und gasförmige Medien muss auf die jeweiligen Anforderungen in Bezug auf das Produkt (Gefahrenklasse), den Prozess (Empfindlichkeit in Bezug auf Lufteintrag, Restbestände alter Medien; Anforderungen an Sterilität), die Umwelt (Emissionen) und den Bediener (Sicherheit, Handling) bei der Probenahme bzw. im Labor Rücksicht genommen werden. Aus diesem Grund werden nachfolgend die verschiedenen Probenahmesysteme und deren Komponenten einschließlich ihrer Anwendungsgebiete aufgeführt.

Diese Version ist die einfachste Lösungsmöglichkeit für eine Probenahme. Dabei wird zumeist der Verschlussnippel einer Schnellverschlusskupplung mit Spitzventiltechnik in einem Rohr der Medienleitung oder alternativ im Bypass zur Hauptmedienleitung integriert. Im Falle einer Probenahme wird nun das Gegenstück (zumeist die Verschlusskupplung) auf den Verschlussnippel gekuppelt. Durch diese Bewegung werden beide Ventile geöffnet, es kann das Medium in einen entsprechenden Behälter eingeleitet werden. Bei der Auswahl der Schnellverschlusskupplung ist für eine mediengerechte Werkstoff- (zumeist Edelstahl 1.4404 bzw. 1.4571) und Dichtungswahl (FKM, FFKM, PTFE etc.) zu sorgen. Darüber hinaus wird dringend empfohlen, eine spritzfreie Schnellverschlusskupplung zu wählen. Diese hat den großen Vorteil, dass es weder beim Ein- noch beim Auskuppeln zu einem spritzenden Entweichen des Mediums kommt. Realisiert wird dies durch eine entsprechende Abdichtung der Kupplung gegen den Nippel vor dem Öffnen der Ventile durch den Kuppelvorgang.

Anwendung findet diese Lösungsmöglichkeit bei unempfindlichen Prozessen gegen Luftsauerstoff und wenig gefährlichen Medien, da bei jedem Kupplungszyklus eine definierte Menge an Medium-Leckage bzw. Lufteintrag (aus dem Totraum) zu verzeichnen ist.

Bestehen höhere Anforderungen beim Prozess bzw. bei der Gefahrenklasse des Produktes, so muss eine Lösung gefunden werden, die sowohl den Lufteintrag als auch die definierte Leckage des Totraumes stark reduziert bzw. vermeidet. Hierfür wurden spezielle Clean-Break-Schnellverschlusskupplungen für die chemische, pharmazeutische und verfahrenstechnische Industrie entwickelt. Dabei müssen auch diese Kupplungskombinationen in erster Linie spritzfrei sein und ein Totraumvolumen von quasi Null erreichen. Um dies zu gewährleisten, sind bei der Entwicklung viele Punkte zu berücksichtigen, insbesondere muss aber auf entsprechende Abdichtungskonstruktionen geachtet werden. Herkömmliche Flat-Face-Kupplungen erfüllen die Anforderungen der Spritzfreiheit und der Vermeidung von Schmutzeinschlüssen fast nie und führen bereits nach kurzer Betriebszeit zu Ventilklemmern (Ventil bleibt nach Entkupplung im geöffneten Zustand) und damit zu katastrophalen Folgen. Das Medium kann in diesen Fällen ungehindert und kontinuierlich aus der Produktleitung austreten und Bediener und Umgebung gefährden.

Auch bei den Clean-Break-Kupplungen sind der geeignete Werkstoff und vor allem die Dichtungen von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund ist eine fachlich fundierte Beratung durch den Außendienst eines Kupplungsherstellers zwingend notwendig.

Beide vorgenannten Schnellkupplungssysteme können zur direkten Probenahme über eine an der Verschlusskupplung angebrachte Vorrichtung in einen offenen Behälter genutzt werden. Zudem besteht auch die Möglichkeit, dass die Flüssigkeiten oder Gase in einen Probenahme-Zylinder (ggfs. mit Sicherheitseinrichtung gegen Überfüllen) eingebracht werden, der seinerseits gefahrenlos zum Labor befördert werden kann. Dabei ist der Behälter sowohl auf der Einlauf- als auch auf der Auslaufseite mit entsprechenden Schnellverschlusskupplungen ausgestattet.

Für besonders hohe Anforderungen in Bezug auf Sicherheit, Umweltverträglichkeit und Bedienbarkeit hat Walther-Präzision in Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Anwender eine 100-%-tropffreie Sicherheits-Probenahme-Armatur entwickelt.

Durch einfache, fehlbedienungssichere Handhabung kann eine Probe aus einer Produktleitung durch die mobile Hälfte der Armatur entnommen werden, ohne dass das Medium in die Umgebung austritt. Während des Kuppelns und Entkuppelns wird die Trennseite automatisch gespült (z. B. mit Inertgas oder Flüssigkeit). Nach Entnahme dient die mobile Hälfte als Transportbehältnis, bis im Labor unter gleichen Sicherheitsbedingungen an die Labor-Entnahmestation gekuppelt und entleert wird. Die Sicherheits-Probenahme-Armatur ist ausgelegt bis PN 16. Das Entnahmevolumen beträgt 50 cm³. Das Herzstück der Armatur ist auch als spülbare Sicherheits-Clean-Break-Kupplung für extrem gefährliche Flüssigkeiten verwendbar. Bei der Probenahme müssen folgende zwei Kuppelschritte durchgeführt werden:

Beim Abkuppeln laufen beim paarweisen Umlegen der Hebel die beschriebenen Vorgänge in rückwärtiger Folge ab.

Dieses Probenahmesystem ermöglicht folglich eine 100-%-tropffreie und sichere Entnahme durch fehlbedienungssichere Handhabung und Verwendung von Clean-Break-Ventilen (Trockenventile). Selbst der Benetzungsfilm der Probenahmeflüssigkeit kann mit Inertgas oder einer Spulflüssigkeit gezielt in eine Abführleitung oder einen geschlossenen Behälter gespült werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, die gezogene Probe gesichert eingeschlossen im Probenahmezylinder von der Entnahmestelle zum Labor bzw. Technikum zu transportieren. Weitere Vorteile dieses Probenahmesystems sind:

cav 449