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Die
Erfindung betrifft ein Lagerungssystem, das insbesondere zur Lagerung
biologischer und/oder medizinischer Proben oder Konserven bei Temperaturen
zwischen –196°C (77 K)
und unter 0°C geeignet
ist.
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Das
Einfrieren biologischer oder medizinischer Proben in flüssigem oder
gasförmigem
Stickstoff wird allgemein verwendet, um die biologische Funktionalität und Integrität von humanen
oder tierischen Geweben oder Flüssigkeiten
zu erhalten. Neue medizinische Möglichkeiten
machen es erforderlich, größere Mengen
an Proben an biologischem Material über einen kürzeren oder längeren Zeitraum zu
lagern. Die biologische Funktionalität und Integrität kann jedoch
nur dann erhalten werden, wenn die Proben keinen Temperaturschwankungen
ausgesetzt werden. Insbesondere bei der Entnahme einer Probe aus
einem Lagerungssystem, in dem sich eine Vielzahl weiterer Proben
befinden, muß vermieden werden,
daß bei
der Probenentnahme warme Umgebungsluft in das Lagerungssystem eindringt,
die einen Temperaturanstieg der Proben bewirken könnte. Geeignete
Lagerungssysteme müssen
somit auch während
der Probenentnahme unveränderte
Temperaturbedingungen in der Lagerungskammer sicherstellen.
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Ein
geeignetes Lagerungssystem muß ferner
eine Vielzahl von Proben aufnehmen können. Dennoch muß eine bestimmte
Probe auf einfache Art und Weise in dem Lagerungssystem an einem
bestimmten Ort eingelagert und aus diesem entnommen werden können. Insbesondere
muß die
Lagerung in einem Lagerungssy stem sicherstellen, daß in jedem
Fall die richtige Probe am richtigen Lagerplatz eingelagert bzw.
die richtige Probe entnommen wird; eine Verwechslung von z. B. biologischen
Proben wie Stammzellen ist nicht tolerierbar.
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Weiterhin
muß ein
geeignetes Lagersystem für
eine gleichmäßige Temperatur
in der Lagerungskammer unabhängig
von der genauen Lage der Probe in der Lagerungskammer sorgen. Es
ist in vielen Fällen
nachteilig, wenn Proben, die in verschiedenen horizontalen Ebenen
in der Lagerungskammer angeordnet werden, aufgrund eines in der
Kammer bestehenden Temperaturgradienten unterschiedliche Temperaturen
aufweisen, da dies unter Umständen
die Vergleichbarkeit von Ergebnissen, die mit unterschiedlichen
Proben, die gleichwohl in demselben Lagerungssystem gelagert wurden,
erzielt wurden, erschwert oder ganz verhindert.
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Überdies
erfordert dies in der Regel eine hohe Anzahl an Proben, die im medizinischen
Bereich anfallen, die Lagerung einer möglichst großen Anzahl von Proben in einem
möglichst
geringen Raum, so daß die
Lagerungskammer möglichst
klein sein sollte.
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Lagerungssysteme,
die die Lagerung von Proben biologischen Materials bei tiefen Temperaturen
ermöglichen,
erfordern die Verwendung von Komponenten, die den mit diesen Temperaturen
verbundenen hohen Anforderungen gerecht werden. Daher sollte die
Anzahl elektrischer Komponenten sowie die mechanische Komplexität von Komponenten,
die den tiefen Temperaturen ausgesetzt werden, auf das unbedingt
erforderliche reduziert werden.
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Ferner
besteht bei herkömmlichen
Lagerungssystemen mit mehreren Trägereinrichtungen (sogenannte "Cryo-Racks") das Problem, daß wenn eine
Trägereinrichtung,
die normalerweise eine Vielzahl von Proben trägt, vollständig aus dem Lagerungssystem
entnommen werden muß,
auch wenn nur eine einzige Probe benötigt wird. Dies kann eine Fehlerquelle
darstellen, da eine durchgängige
Dokumentation der Temperaturen, den die Proben ausgesetzt worden
sind, nicht mehr möglich
ist.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Lagerungssysteme werden diesen
Forderungen nicht oder nur unzureichend gerecht.
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WO 93/03891 offenbart ein
Lagerungssystem, das ein Gehäuse
umfaßt,
in dem scheibenförmige
Trägerelemente
angeordnet sind, die Schalen mit einer Vielzahl von Proben tragen
können.
Unterhalb jeder Schale ist ein Schlitz, in dem Trägerelemente vorgesehen
sind, so daß ein
Greifarm in die Unterseite der Schale eingreifen kann. Ferner weist
jede Schale eine periphere Öffnung
auf, so daß ein
vertikaler Transportweg für
eine Schale über
mehrere Trägerelemente
hinweg gebildet werden kann. Soll eine Schale aus der Lagerungskammer
entnommen werden, so werden die Trägerelemente, die sich über dem
Trägerelement
mit der Schale befinden, die entnommen werden soll, so angeordnet,
daß sich
die jeweiligen Öffnungen übereinander
befinden, so daß ein
Transportweg für
die Schale ausgebildet wird. Der Greifarm wird vertikal entlang
einer vertikalen Achse so bewegt, daß er sich unter dem Trägerelement
mit der zu entnehmenden Schale befindet. Anschließend wird
der Greifarm durch den Schlitz nach oben bewegt, wodurch er in Aussparungen
eingreift, die in der Unterseite der Schale ausgebildet sind. Der Greifarm
führt dann
eine Drehbewegung aus, wodurch das Trägerelement in solch eine Position
bewegt wird, daß sich
die zu entnehmende Schale unterhalb des Transportweges befindet.
Darin führt
der Greifarm eine vertikale Bewegung aus und hebt dabei die Schale
an, die schließlich
eine Öffnung
in der Oberseite der Lagerungskammer passiert und sich dann in einer
Vorkammer befindet. Dort wird eine Identitätsprüfung durchgeführt und
aus der Schale eine bestimmte Probe mittels eines Greifarms entnommen.
Zur Fixierung der Trägerelemente
ist eine vertikale Stange vorgesehen, die mittels einer Hebeeinrichtung
angehoben wird, um die Trägerelemente vor
deren Drehung zu entkoppeln. Ist die Drehung des relevanten Trägerelementes
abgeschlossen wird die Stange gesenkt und die Trägerelemente dadurch fixiert.
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WO 93/03891 A1 erfordert
zur Steuerung des Greifarmes entlang der zentralen vertikalen Achse
mehrere Rotationsgetriebe, um dem Greifarm eine vertikale und axiale
Bewegung zu ermöglichen. Dabei
befindet sich eine drehbare Welle in einem drehbaren Rohr, wobei
das Rohr und die Welle gleichzeitig und getrennt voneinander rotierten.
Ein solcher Mechanismus erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand
und eine sorgfältige
Abstimmung aller Drehbewegungen, die ferner mit speziellen Entriegelungsmechanismen
abgestimmt werden müssen.
Ferner behindert die Führung
des Greifarmes durch die Schlitze des Trägerelementes eine Durchströmung des
Trägerelementes
mit einem Kühlmedium. Überdies
erfordert die Führung
dieses Greifarmes zusätzlichen
Platz, so daß unter
jedem Trägerelement
ausreichend Raum für
eine axiale Bewegung des Greifarmes vorgesehen sein muß. Überdies
ist auch die. Ausbildung einer Vorkammer zumindest dann mit einem
hohen Platzbedarf verbunden, sofern die Entnahme von Proben aus Schalen
nicht erforderlich ist, sondern die Proben selbst aus der Lagerungskammer
entnommen werden können.
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US 3,456,817 beschreibt
ein Lagerungssystem zum Lagern von Gegenständen. Das Lagerungssystem umfaßt mehrere
scheibenförmige
Trägerelemente,
die unabhängig
voneinander und selektiv um eine gemeinsame Achse drehbar sind.
Jedes scheibenförmige
Trägerelement
weist Schienen auf, in denen Behälter
befestigt sind, die die zu lagernden Artikel aufnehmen können. Bei
jedem scheibenförmigen
Trägerelement
ist zwischen zwei Schienen eine Öffnung
ausgebildet. Die scheibenförmigen
Trägerelemente
können
so gedreht werden, daß diese Öffnungen übereinander
stehen, so daß ein
Transportweg entsteht, über
den ein Behälter
mit einem Gegenstand transportiert werden kann. Dazu ist ein Transportelement
vorgesehen, das entlang des Transportweges bewegt wird, den Gegenstand
aus einem Behälter
entnimmt und ihn zu einer Entnahmestelle transportiert. Dabei wird
das Transportelement mittels eines umlaufenden Riemens vertikal
zwischen einer oberen und einer unteren Position bewegt. Jedes scheibenförmige Trägerelement
weist eine Fixierungsöffnung
auf, in die ein Kupplungsstift eingreifen kann, der sich in der
gemeinsamen Achse befindet. Normalerweise befindet sich der Kupplungsstift
nicht in der Fixierungsöffnung,
so daß sich das
scheibenförmige
Trägerelement
nicht dreht, wenn die Achse bewegt wird. Erst wenn ein bestimmter
Behälter
entnommen werden soll, wird der Kupplungsstift mittels eines magnetgesteuerten
Mechanismus in die Fixierungsöffnung
eingeführt,
so daß das
scheibenförmige
Trägerelement
dann mittels der gemeinsamen Achse gedreht werden kann.
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Dieses
Lagerungssystem ist nicht für
die Lagerung von biologischen oder medizinischen Proben bei niedrigen
Temperaturen vorgesehen. Die Steuerung der Kupplungsstifte mittels
Magneten ist für
tiefe Temperaturen nicht gut geeignet. Dies trifft ebenso auf die
riemengetriebene Bewegung des Transportelementes zu, auch wenn die
Steuerung der Trägerelemente
und des Transportelementes mechanisch voneinander getrennt sind.
Ferner muß das
Transportelement unter den zu entnehmenden Behälter bewegt werden, so daß der Raumbedarf
aus den vorstehend genannten Gründen
vergleichsweise hoch ist. Überdies
werden die Behälter
in den Trägerelementen
von Schienen getragen, so daß eine
Durchströmung
der Trägerelemente
mit einem Kühlmittel nicht
oder nicht im ausreichenden Maße
möglich
wäre.
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Aus
DD 234 653 A1 ist
ein flexibler Schraubenspeicher bekannt, welcher zum Speichern,
Zuteilen und Positionieren von kurzen, rotationssymmetrisch, abgesetzten
Bauteilen, insbesondere für
die Montage mit Hilfe von Industrierobotern, verwendet wird. Dieser
Speicher besteht im wesentlichen aus mehreren übereinander, voneinander unabhängig drehbaren
Speicherträgern,
wobei jeder dieser Träger
einen entsprechenden Ausschnitt besitzt, so daß der Zugriff des Greifers
bei vorgegebener automatischer Speicherträgerverstellung auf jede beliebige Etage
ermöglicht
wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Lagerungssystem anzugeben, daß bei geringem
Raumbedarf und konstruktivem Aufwand eine sichere Lagerung empfindlicher
Proben ermöglichen
soll. Ferner soll das Lagerungssystem die Lagerung wärmeempfindlicher
Materialien, wie biologischer oder medizinischer Proben, ermöglichen,
wobei die Ausbildung von Temperaturgradienten in dem Lagerungsraum und
Temperaturschwankungen bei der Entnahme einer Probe aus der Lagerungskammer
minimiert werden sollen. Außerdem
soll das Lagerungssystem eine eindeutige Adressierung und Ansteuerung
der Lagerplätze
ermöglichen,
so daß eine
einzelne Probe auf einen exakt definierten Lagerplatz gelegt werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der
Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis
12.
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Nach
Maßgabe
der Erfindung ist ein Lagerungssystem vorgesehen mit einem Gehäuse, das eine
Lagerungskammer definiert, wobei in der Oberseite des Gehäuses eine
Aufnahme- und Abgabekammer zur Aufnahme oder Abgabe eines Probenbehälters ausgebildet
ist. Das Lagerungssystem soll eine Vielzahl von Probenbehältern aufnehmen,
wobei jeder Probenbehälter
eine Eingriffsmöglichkeit
für ein
Transportelement aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Lagerungssystem umfaßt zumindest
zwei vertikal voneinander beabstandete Trägereinrichtungen innerhalb
der Lagerungskammer, die selektiv und unabhängig voneinander um eine vertikale
Achse drehbar sind. Dabei kann jede Trägereinrichtung in einer horizontalen Ebene
Probenbehälter
in einer vorbestimmten Anordnung aufnehmen. Bis auf die unterste
Trägereinrichtung
weist jede Trägereinrichtung
ein Fixierungsmittel zur lösbaren
Fixierung der Trägereinrichtung an
einer in der vertikalen Achse verlaufenden Welle auf, wobei das
Fixierungsmittel in einer ersten Position die Trägereinrichtung in der vertikal
verlaufenden Ebene an der Welle fixiert und in einer zweiten Position
die Trägereinrichtung
von der Welle gelöst
ist, wobei das Fixierungsmittel eine Führungseinrichtung aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Lagerungssystem umfaßt außerdem ein
Transportelement zum Transport eines der Probenbehälter von
der Aufnahme- und Abgabekammer zu einer Trägereinrichtung oder von einer
der Trägereinrichtungen
zu der Aufnahme- und Abgabekammer. Das Transportelement ist in einer
an der Innenseite des Gehäuses
befindlichen vertikal verlaufenden Führungseinrichtung vertikal beweglich
und weist Eingriffsmittel zur lösbaren
Fixierung eines der Probenbehälter
an dem Transportelement auf, wobei das Eingriffsmittel in die Eingriffs möglichkeit
des Probenbehälters
eingreifen kann. Ferner weist das Transportelement Fixierungsführungen
für die
Fixierungsmittel der Trägereinrichtungen auf,
die die Position des Fixierungsmittels über dessen Führungseinrichtung
derart bestimmen, daß das Transportelement
bei seiner Bewegung von der Aufnahme- und Abgabekammer zu einer
Trägereinrichtung
die Fixierungsmittel der passierten Trägereinrichtung von der ersten
Position in die zweite Position überführt, so
daß bei
einer Rotation der Welle nur die nicht passierten Trägereinrichtungen
bewegt werden.
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Das
erfindungsgemäße Lagerungssystem ermöglicht bei
geringem Raumbedarf und konstruktivem Aufwand eine sichere Lagerung
empfindlicher Proben. Die Ausbildung von Temperaturgradienten in dem
Lagerungsraum und Temperaturschwankungen bei der Entnahme einer
Probe aus der Lagerungskammer ist minimiert. Außerdem ermöglicht das Lagerungssystem
eine eindeutige Adressierung und Ansteuerung der Lagerplätze, so
daß eine
einzelne Probe auf einen exakt definierten Lagerplatz gelegt werden
kann. Zur Entnahme der in dem Lagerungssystem gelagerten Probe kann
jeder Lagerplatz einzeln angesteuert werden. Die Entnahme oder Einlagerung
einer Probe beeinflußt
andere, z. B. benachbarte Proben nicht. Ferner ist die Entnahme
oder Einlagerung der Proben unabhängig vom Füllstand des Kühlmittels
in dem Lagerungssystem.
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Bis
auf die unterste Trägereinrichtung
weist jede Trägereinrichtung
eine periphere Aussparung auf, wobei die peripheren Aussparungen
der Trägereinrichtungen
einen vertikalen Transportweg für
das Transportelement entlang der vertikalen Führungseinrichtung definieren,
wenn die Aussparungen der Trägereinrichtungen übereinander
angeordnet sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Transportelement einen horizontal verlaufenden Greifarm, der
die Eingreifmittel aufweist, wobei die Eingreifmöglichkeit der Probenbehälter in
deren Unterseite in bezug auf die Lage des Probenbehälters in
der Aufnahme- und Abgabekammer ausgebildet ist.
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Die
vertikale Führungseinrichtung
für das Transportelement
kann Mittel aufweisen, um eine Drehung des Greifarmes um eine horizontale
Achse zu bewirken. Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung ein Führungsgehäuse auf,
das eine vertikale schlitzförmige Öffnung zur
Lagerungskammer aufweist, wobei in dem Führungsgehäuse eine vertikal verlaufende
Gewindespindel angeordnet ist, an der das Transportelement über eine
durch den Schlitz verlaufende Hülse
vertikal beweglich befestigt ist.
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Die
vertikale Führungseinrichtung
kann aus einer Linearführung
und einer Gewindespindel für
die axiale Positionierung bestehen. Anstelle einer Gewindespindel
kann auch ein Kettentrieb eingesetzt werden mit einem Kettenrad
am oberen Ende der Führungseinrichtung
und einem Kettenrad am unteren Ende der Führungseinrichtung.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist das Transportelement eine Führungsplatte für den Greifarm
auf, die auf der Außenfläche des
Führungsgehäuses aufliegt.
An einer der Schmalseiten der Führungsplatte
sind Ausstülpungen
und/oder Ausnehmungen ausgebildet, die komplementär zu den
Ausnehmungen und/oder Ausstülpungen
sind, die auf der Außenfläche des
Führungsgehäuses ausgebildet
sind. Die Ausnehmungen oder Aufstülpungen der Führungsplatte
und der Außenfläche des
Führungsgehäuses steuern
die Drehung des Greifarmes, wenn das Transportelement bei seiner vertikalen
Bewegung die Aussparungen und/oder Ausstülpungen der Außenfläche des
Führungsgehäuses passiert
und die Führungsplatte
zu diesen Aussparungen und/oder Ausstülpungen der Außenfläche komplementäre Ausstülpungen
und/oder Ausnehmungen aufweist.
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Soll
das erfindungsgemäße Lagerungssystem
zur Lagerung von wärmeempfindlichen
Materialien, d. h. als Tieftemperatur-Lagerungssystem verwendet werden, so
kann das Gehäuse
doppelwandig ausgebildet sein, so daß zwischen beiden Gehäusewände ein
Isolator eingebracht werden kann. Der Isolator kann ein Kühlmittel
sein. Bevorzugt wird jedoch das Ausbilden eines Vakuums zwischen
den beiden Gehäusewänden ("Superisolation"). Zweckmäßigerweise
sind in diesem Fall zwischen den Gehäusewänden Zwischenschichten ausgebildet.
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Ferner
können
die Trägereinrichtungen
Kanäle
aufweisen oder ebenfalls doppelwandig ausgebildet sein, so daß ein Kühlmittel
durch die Trägereinrichtungen
geführt
werden kann. Überdies
kann in der Lagerungskammer oberhalb der obersten Trägereinrichtung
ein horizontales plattenförmiges
Strahlungsschild, vorzugsweise ein doppelwandiges Strahlungsschild,
angeordnet sein. Außerdem
sollte die Größe der Aufnahme-
und Abgabekammer der Größe eines
Probenbehälters
entsprechen, wobei die Unterseite der Aufnahme- und Abgabekammer von
dem Transportelement gebildet wird, wenn sich ein Probenbehälter in
der Aufnahme- und Abgabekammer befindet.
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Das
doppelwandige Strahlungsschild kann ein von einem Kühlmittel
durchströmtes
Strahlungsschild sein.
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Alternativ
kann das Strahlungsschild thermisch an eine zentrale Welle oder
Hohlwelle, die durch die vertikale Achse der Trägereinrichtungen verläuft, angekoppelt
werden. Ferner kann das Strahlungsschild an seinen peripheren Rändern mit einem
Mantel ausgestattet sein, der sich nach unten erstreckt und dabei
zwischen den peripheren Rändern
der Trägereinrichtung
und der Innenwand des Gehäuses
verläuft.
Der Mantel sollte bis auf den Boden der Lagerungskammer reichen,
wenn sich dort das Kühlmittel
befindet. Der Mantel sollte sich in Kontakt mit dem Kühlmittel
befinden, um eine Kühlung des
Strahlungsschildes zu gewährleisten.
Bevorzugt sind das Strahlungsschild und der Mantel aus einem Metall
mit hoher Wärmeleitfähigkeit,
besonders bevorzugt Aluminium gefertigt.
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Das
Strahlungsschild und die aktiv gekühlten Böden, die gleichfalls als Strahlungsschild
fungieren, bewirken, daß die
Lagerungstemperatur in dem Lagerungssystem sehr nahe an der Umwandlungstemperatur
des Kühlmittels
liegt und eine extrem gleichmäßige Verteilung
der Zieltemperatur in der gesamten Lagerungskammer erreicht wird.
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Die
in der vertikalen Achse verlaufende Welle kann als Hohlwelle ausgebildet
sein. In diesem Fall kann der Innenraum der Hohlwelle mit einem
Kühlmittel
gefüllt
werden, was eine zusätzliche
Kühlung der
Trägereinrichtungen
und des Strahlungsschildes ermöglicht,
wodurch ein sehr geringer Temperaturgradient in dem Lagerungssystem
ermöglicht
wird. Aus diesem Grund ist das erfindungsgemäße Lagerungssystem besonders
für die
Lagerung empfindlicher Güter
in Schutzgasatmosphäre
geeignet. Solche Güter
können
Wafer und Chips der Halbleiterindustrie oder Werkzeuge oder Teile
in der Automobilindustrie sein.
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Das
Kühlmittel,
beispielsweise flüssiger Stickstoff
(LN2), wird über
geeignete Zuleitungen in die Lagerungskammer eingeführt, wobei
Sensoren den Füllstand
des Kühlmittels
in der Lagerungskammer überwachen
und steuern. Der Füllstand,
gerechnet von dem Boden der Lagerungskammer, kann wenige Zentimeter
(im Fall einer Gasphasenlagerung) betragen oder bis über die
oberste Trägereinrichtung hinaus
reichen (im Falle einer Flüssigkeitslagerung).
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Anstelle
einer Kühlung
oder zusätzlich
zu dieser kann eine Heizung vorgesehen sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Dabei zeigen
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1 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Lagerungssystems
in einer perspektivischen Darstellung, in der ein Teil des Mantels
entfernt worden ist;
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2 eine
andere Darstellung der in 1 dargestellten
Ausführungsform,
wobei ein Teil des Mantels entfernt worden ist;
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3 eine
Darstellung einer Ausführungsform
einer Trägereinrichtung;
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4 eine
Darstellung einer Ausführungsform
eines Fixierungsmittels;
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5 eine
Schnittdarstellung der in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
des Lagerungssystems;
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6 eine
Teildarstellung einer Ausführungsform
des Transportelementes;
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7 eine
Teildarstellung der in 6 gezeigten Ausführungsform
des Transportelementes mit einem Probenbehälter;
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8 eine
weitere Teildarstellung der in den 6 und 7 gezeigten
Ausführungsform
des Transportelementes mit einem Probenbehälter;
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9 eine
Darstellung einer Ausführungsform
eines Probenbehälters
im geschlossenen Zustand;
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10 eine
Darstellung der in 9 gezeigten Ausführungsform
eines Probenbehälters
im geöffneten
Zustand;
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11 eine
Darstellung einer Ausführungsform
der vertikalen Führungseinrichtung
im Verhältnis
zu einer Trägereinrichtung,
wobei sich das Transportelement in seiner höchsten Position befindet;
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12 eine
Teildarstellung einer Ausführungsform
der vertikalen Führungseinrichtung,
wobei sich das Transportelement in seiner höchsten Position befindet;
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13 eine
Teildarstellung der in 12 gezeigten Ausführungsform
der vertikalen Führungseinrichtung,
wobei der Greifarm des Transportelementes um 90° gedreht ist;
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14 eine
Teildarstellung der in den 12 und 13 gezeigten
Ausführungsform
der vertikalen Führungseinrichtung,
wobei der Greifarm des Transportelements um 180° im Vergleich zu 12 gedreht
ist;
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15 eine
Schnittdarstellung der in 3 dargestellten
Trägereinrichtung;
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16 eine
Darstellung einer zweiten Ausführungsform
einer Trägereinrichtung;
und
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17 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lagerungssystems.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Lagerungssystems 1.
Das im wesentlichen zylinderförmige
Lagersystem 1 umfaßt
ein zylinderförmiges
Gehäuse 2, das
eine zylinderförmige
Lagerungskammer 3 definiert. In der Oberseite 4 des
Gehäuses 2 ist
eine Aufnahme- und Abgabekammer 5 zur Aufnahme oder Abgabe
eines Probenbehälters 6 ausgebildet.
In 1 befindet sich ein Probenbehälter 6 in der Aufnahme-
und Abgabekammer 5. Die Oberseite der Lagerungskammer 2 befindet
sich unterhalb der Unterseite der Aufnahme- und Abgabekammer 5.
Der Raum zwischen der Oberseite der Lagerungskammer 2 und
der Unterseite der Aufnahme- und Abgabekammer 5 ist – bis auf
den Raum für
notwendige Zu- und Ableitungen und eines Teiles des Transportweges
für das
Transportmittel 25 – mit
einem Isolator gefüllt.
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In
der Lagerungskammer 3 befinden sich vier vertikal voneinander
beabstandete Trägereinrichtungen 7,
wobei die Zahl der Trägereinrichtung
größer oder
kleiner als vier sein kann, mindestens aber zwei betragen sollte.
Die Trägereinrichtungen
sind selektiv und unabhängig
voneinander um eine vertikale Achse 9 drehbar. Jede Trägereinrichtung 7 kann
eine Vielzahl von Probenbehältern 6 aufnehmen,
auf deren Darstellung aus Gründen
der Übersichtlichkeit verzichtet
wurde.
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Bis
auf die unterste Trägereinrichtung 7.4 weist
jede der Trägereinrichtungen 7 (7.1, 7.2 und 7.3 in 3)
ein Fixierungsmittel 8 zur lösbaren Fixierung der Trägereinrichtung 7 an
einer in der vertikalen Achse 9 verlaufenden Welle 10 auf.
In einer ersten Position fixiert das Führungsmittel 8 die
Trägereinrichtung 7 in
der vertikal verlaufenden Ebene. In einer zweiten Position ist das
Fixierungsmittel 8 von der Welle 10 gelöst, so daß sich die
Trägereinrichtung 7 nicht
um die vertikale Achse 9 dreht, wenn die Welle 10 eine
axiale Drehbewegung ausführt.
In den 1 und 2 ist das Fixierungsmittel jeweils
in der ersten Position gezeigt, d. h die jeweilige Trägereinrichtung 7 ist über das
Fixierungsmittel 8 mit der Welle 10 verbunden,
so daß sich
die Trägereinrichtung 7 um
die vertikale Achse 9 dreht, wenn die Welle 10 eine
axiale Drehbewegung ausführt.
Die Welle 10 ist vorzugsweise eine Hohlwelle.
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Die
unterste Trägereinrichtung
kann auf der Hohlwelle 10 mittels einer rohrförmigen,
die Hohlwelle 10 umschließenden Abstandshalters 64 von
dem Boden 63 der Lagerungskammer 2 beabstandet
werden. Dies ist notwendig, wenn eine Gasphasenlagerung gefordert
wird, damit die unterste Trägereinrichtung 7 von
dem Kühlmittel
am Boden der Lagerungskammer 3 beabstandet ist.
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Die
Hohlwelle 10 ist am Boden der Gehäuses 2 in einem Lager 60 gelagert,
daß eine
axiale Drehung der Welle 10 entlang der Achse 9 ermöglicht.
Die Hohlwelle 10 kann von einem Antrieb 57 angetrieben
werden, der außerhalb
des Gehäuses 2 angeordnet
ist.
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Die
Hohlwelle 10 kann aktiv gekühlt werden, indem diese von
oben mit einem Kühlmittel
befüllt wird.
Auf diese Weise werden sowohl die Trägereinrichtungen als auch das
eventuell vorhandene Strahlungsschild zusätzlich gekühlt.
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3 zeigt
eine Trägereinrichtung 7 mit
einem Fixierungsmittel 8 und einem Abschnitt der Hohlwelle 10.
Die Trägereinrichtung 7 umfaßt einen Boden 11,
auf den die Probenbehälter 6 gelagert
werden. Ferner weist die Trägereinrichtung 7 Trennwände 12 und
eine periphere Randung 13 auf, die für eine hohe Stabilität der Trägereinrichtung 7 sorgen.
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In
den Boden 11 sind Fixiermöglichkeiten 66 (1)
vorgesehen, in die Fixiermittel (nicht gezeigt), die an den Probenbehältern 6 ausgebildet sind,
eingreifen können.
Die Fixiermöglichkeiten 66 können Bohrungen
in dem Boden 11 sein, in die Zentrierpins (ähnlich den
Zentrierpins 31 und 33) an den Probenbehältern 6 eingreifen
können.
Auf diese Weise wird eine sichere Positionierung der Probenbehälter 6 in
der Trägereinrichtung 7 ermöglicht.
Die Anordnung der Fixiermöglichkeiten 66 auf
dem Boden 11 bestimmt die Anordnung der Probenbehälter 6 auf der
Trägereinrichtung 7.
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Die
Trägereinrichtung 7 hat
eine periphere Aussparung 14. Diese eröffnet einen vertikalen Transportweg
für ein
Transportelement 14, das entlang der vertikalen Führungseinrichtung
vertikal beweglich ist. Die periphere Aussparung 14 muß so bemessen
sein, daß das
Transportelement die Trägereinrichtung 7 passieren
kann. In der untersten Trägereinrichtung 7.4 ist
eine periphere Aussparung 13 nicht erforderlich, da das
Transportelement 14 die Trägereinrichtung 7.4 nicht
passieren muß.
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Außerdem weist
die Trägereinrichtung 7 ein vertikal
verlaufendes Rohrsegment 15 auf, durch das die Hohlwelle 10 verläuft. An
dem Rohrsegment 15 ist der Boden 11 über die
Trennwände 12 befestigt. Ferner
dient das Rohrsegment 15 als Abstandshalter zu den benachbarten
Trägereinrichtungen,
die sich unter oder über
diesem befinden. Zweckmäßigerweise
ist in das Rohrsegment 15 eine Lagerung integriert, welche
eine Drehbewegung der Trägereinrichtung 7 in
bezug zur Hohlwelle 10 ermöglicht.
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Das
Fixierungsmittel 8 besteht aus einer horizontal verlaufenden
und axial beweglichen Stange 16. Das dem Rohrsegment 15 zugewandte
Ende der Stange 16 verläuft
durch eine erste Führungseinrichtung 17,
die an dem Rohrsegment 15 befestigt ist. Das periphere
Ende der Stange 16 verläuft
durch eine zweite Führungseinrichtung 18,
die an einem Flansch 23 befestigt ist, der mit dem Boden 11 der Trägereinrichtung 7 verbunden
ist. Die Stange 16 ist über
zwei Arme 19 beweglich mit einer Platte 20 verbunden.
Die Platte 20 ist drehbar mit dem Flansch 23 über einen
Stift 21 verbunden (siehe Kreis A in 4).
Sie weist ferner eine Führungseinrichtung 22 in
Form eines zylindrischen Stutzens auf. Führt die Platte eine Drehbewegung
aus, so wird die Stange 16 translatorisch entlang ihrer
Achse verschoben.
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Das
Fixierungsmittel 8 ist in 3 in der
ersten Position dargestellt, d. h. das dem Rohrsegment 15 zugewandte
Ende der Stange 16 greift über eine Öffnung in dem Rohrsegment 15 in
eine zum Ende der Stange 16 komplementäre Ausnehmung 40 in der
Hohlwelle 10 ein (15). Dreht
sich die Hohlwelle 10, so wird gleichzeitig aufgrund dieses
Eingriffs auch die Trägereinrichtung 7 um
die Achse 9 gedreht.
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In 5 sind
unterschiedliche Positionen von Führungsmitteln 8 für die Trägereinrichtungen 7.1, 7.2 und 7.3 gezeigt.
Die Stange 16.1 des Fixierungsmittels 8 der ersten
Trägereinrichtung 7.1 greift nicht
in die Hohlwelle 10 ein, so daß sich die Trägereinrichtung 7.1 nicht
dreht, wenn sich die Hohlwelle 10 dreht. Die Trägereinrichtung 7.2 befindet
sich in demselben Zustand. Die Stange 16.3 des Fixierungsmittels 8 der
ersten Trägereinrichtung 7.3 greift
in die Hohlwelle 10 ein, so daß sich die Trägereinrichtung 7.3 dreht,
wenn sich die Hohlwelle 10 dreht. Um eine ungewollte Drehung
der Trägereinrichtungen 7.1 und 7.2 zu
verhindern, deren Stangen 16.1 und 16.2 von der
Hohlwelle 10 gelöst
sind, weisen die Platten 20.1 und 20.2 Fixiermittel
auf, die in Fixiermöglichkeiten, die
in dem Führungsgehäuse 30 ausgebildet
sind, eingreifen können.
In 5 ist zu erkennen, daß die Platten 20,
die eine dreieckige Grundfläche
mit abgerundeten Ecken haben, von dem Transportelement 25 so
gedreht werden, daß jeweils
ein Teil der Platte 20.1 und 20.2 in das Führungsgehäuse 30 eingreift, während die
Platte 20.3 nicht in das Führungsgehäuse 30 eingreift.
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Wie
bereits erläutert,
weist das Fixierungsmittel 8 eine Führungseinrichtung 22 auf.
Diese Führungseinrichtung 22 kann
in die Fixierungsführungen 24 eingreifen,
wenn das Transportelement 25 die Trägereinrichtung 7 passiert.
In 4 ist lediglich eine Seitenwand des Transportelements 25 dargestellt.
Die Fixierungsführungen 24 bestehen
aus parallelen Stegen oder Schienen. Aufgrund des schrägen Verlaufes
der Stege in deren mittleren Abschnitt wird die Führungseinrichtung 22 entlang
eines Kreisbogens des Kreises A zur Gehäuseaußenwand hin bewegt. Dies resultiert
in einer Drehung der Platte 20, wodurch die Stange 16 über die
Arme 19 ebenfalls in Richtung der Gehäuseaußenwand bewegt wird. Dadurch
wird die Stange 16 aus der Hohlwelle 10 herausgezogen
und gelangt in die zweite Position, d. h. die Trägereinrichtung ist von der
Hohlwelle 10 gelöst.
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Die
Führungseinrichtung 17 weist
eine Spannfeder 67 auf, die die Stange 16 in die
Ausnehmung 40 in der Hohlwelle 10 drücken soll.
Passiert das Transportelement 25 die Lagerungseinrichtung 7,
so wird die Stange 16 aus der Ausnehmung 40 herausgezogen,
wobei die Platte 20 eine Drehung ausführt. Dabei werden die beiden
Arme 19 über
einen Todpunkt hinausbewegt, so daß die Spannfeder 67 die
Stange 16 nicht in die Ausnehmung 40 zurückschieben
kann. Dies ist erst möglich,
wenn das Transportelement 25 die Trägereinrichtung 7 erneut passiert.
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Die 6, 7 und 8 veranschaulichen
das Transportelement 25 zum Transport der Probenbehälter 6 von
der Aufnahme- und
Abgabekammer 5 zu der vorgegebenen Stelle einer Trägereinrichtung 7 (oder
umgekehrt). In 6 ist das Transportelement 25 ohne
Probenbehälter 6 gezeigt, in
den 7 und 8 dagegen mit Probenbehälter 6.
Das Transportelement 25 besteht aus einer Basisplatte 26,
an der über
einen Winkeladapter 27 ein Greifarm 28 befestigt
ist. Der Greifarm 28 ragt horizontal in die Lagerungskammer
hinein. Die Basisplatte 25 ist an der Führungsplatte 29 befestigt,
die auf der Außenfläche des
Führungsgehäuses 30 aufliegt. Der
Winkeladapter weist die Fixierungsführungen 24 auf, die
die Position der Stange 16 einer Trägereinrichtung 7 bestimmt,
wenn das Transportelement 25 die Trägereinrichtung passiert.
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Der
Greifarm 28 weist zwei Zentrierpins 31 und 32 auf,
die in Eingriff mit Öffnungen 33 und 34 gelangen
können,
die in den Schmalseiten der Probenbehälter 6 ausgebildet
sind (9). Der Greifarm 28 weist ferner einen
Verriegelungshaken 35 auf, der in eine schlitzförmige Öffnung 36 in
derselben Schmalseite des Probenbehälters 6 eingreifen
kann, in der auch die Öffnungen 33 und 34 ausgebildet sind.
Der Verriegelungshaken 35 ist über einen Bolzen 37 beweglich
in dem Greifarm 28 gelagert. Er kann über eine Zug-/Druckfeder arretiert
werden, sobald er in Eingriff mit der Öffnung 36 eines Probenbehälters 6 gelangt
ist. Soll der Probenbehälter 6 von dem
Greifarm 35 getrennt werden, so wird der Verriegelungshaken 35 über die
Zug-/Druckfeder gelöst. Die
Zugfeder wird über
ein Stahlseil 38 gesteuert, das in einem Zugfederstrang 38A verläuft. Es
können mehrere
Verrieglungshaken 35 und eine entsprechende Zahl von Öffnungen 36 vorgesehen
sein.
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Die
Zentrierpins 31 und 32 sowie der Verriegelungshaken 35 stellen
die Eingriffsmittel des Transportelements 25 zur lösbaren Fixierung
eines der Probenbehälter 6 an
dem Transportelement 25 dar. Die Öffnungen 33 und 34 sowie
die schlitzförmige Öffnung 36 stellen
die Eingriffsmöglichkeit
des Probenbehälters 6 dar.
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Die 9 und 10 zeigen
einen Probenbehälter 6.
Der Probenbehälter 6 ist
in 9 geschlossen, in 10 geöffnet. Der
Probenbehälter 6 ist
quaderförmig
ausgebildet und besteht aus einer Grundplatte 41, an deren
Längsseiten
nach innen gerichtete senkrechte Stege 42 ausgebildet sind,
die eine Randung bilden. An einer der Querseiten ist ein zylinderförmiger Holm 43 ausgebildet.
In einer der Kreisflächen
des Holmes 43 ist die Öffnung 34 zur Aufnahme
des Zentrierpins 32 ausgebildet. An der zweiten Querseite
ist ein zylinderförmiger
Holm 44 ausgebildet, der als Gelenkführung 44 für eine Deckelplatte 45 dient.
Die Deckelplatte 45 weist an ihren Längsseiten nach innen gerichtete
senkrechte Stege 46 auf, die eine Randung bilden. Die Stege 46 erstrecken
sich nicht über
die gesamte Längsseite
der Deckelplatte 45. Die Deckelplatte 45 weist
einen nach außen
gewölbten
Bereich 47 auf, der in einem rinnenförmigen Klemmelement 48 endet.
Wird die Deckelplatte 45 auf die Grundplatte 41 geklappt,
so steht das Klemmelement 48 in einem Klemmeingriff mit
dem Holm 43, so daß die
Probenkammer fest geschlossen ist. Allerdings sind im gewölbten Bereich 47 der
Deckelplatte 48 aufgrund der kürzeren Stege 46 Öffnungsschlitze 50 vorhanden,
so daß der
Inhalt des Probenbehälters 6 in
Kontakt mit dem Medium, das die Lagerungskammer 3 füllt, in
Austauschbeziehung steht. An einem der Stege 42 der Grundplatte 41 ist
ein Steg 49 rechtwinklig zu dem Steg 42 nach außen hin
ausgebildet, in dem sich die Öffnung 36 für den Verriegelungshaken 35 befindet.
In einer der Kreisflächen
des Holmes 44 ist die Öffnung 33 zur Aufnahme
des Zentrierpins 31 ausgebildet. Die Öffnungen 33, 34 und 36 befinden
sich an derselben Schmalseite des Probenbehälters 6.
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Das
Transportelement 25 ist in einer an der Innenseite der
Lagerungskammer befindlichen vertikal verlaufenden Führungseinrichtung 39 sowohl
vertikal beweglich als auch um eine horizontal verlaufende Achse
drehbar befestigt. Die Führungseinrichtung 39 weist
ein Führungsgehäuse 30 auf,
in dessen Inneren eine Gewindespindel 55 verläuft. Auf
der Gewindespindel ist eine Hülse
mit einem Innengewinde angebracht, das in das Außengewinde der Gewindespindel
eingreift, so daß die Hülse auf
der Gewindespindel vertikal beweglich ist. An der Hülse ist
eine Führungsplatte 29 über einen
Steg horizontal drehbar befestigt, der die Hülse über eine vertikale schlitzförmige Öffnung 56 in
dem Führungsgehäuse 30 mit der
Führungsplatte 29 verbindet.
Die Führungsplatte 29 liegt
auf der Außenfläche des
Führungsgehäuses 30 auf.
An der Führungsplatte 29 ist
der Greifarm 28 über
die Basisplatte 26 und den Winkeladapter 27 befestigt.
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In
den 11 und 12 ist
ein Probenbehälter 6.1 gezeigt,
der sich in der Aufnahme- und Abgabekammer 5 befindet.
Seine Unterseite, d. h. die Schmalseite des Probenbehälters, die
die Eingriffsmöglichkeiten
des Probenbehälters 6.1 (Öffnungen 33, 34 und 36)
aufweist, liegt auf dem Greifarm 28 auf, wobei sich dessen
Eingriffmittel (die Zentrierpins 31, 32 und der
Verrieglungshaken 35) in Eingriff mit den Eingriffsmöglichkeiten
des Probenbehälters 6.1 befinden.
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An
einer der Schmalseiten der Führungsplatte 29 sind
eine Ausstülpung 51 und
zwei Ausnehmungen 52a und 52b ausgebildet, wobei
sich die Ausstülpung 51 zwischen
den beiden Ausnehmungen 52a und 52b befindet (siehe 12).
Die Ausstülpung 51 und
die beiden Ausnehmungen 52a und 52b sind komplementär zu zwei
Ausstülpungen 53a und 53b und
einer Ausnehmung 54, die auf der Außenfläche des Führungsgehäuses 30 ausgebildet sind.
Dabei sind die beiden Ausstülpungen 53a und 53b vertikal
voneinander beabstandet, wobei sich zwischen den beiden Ausstülpungen 53a und 53b die Ausnehmung 54 befindet.
Die Ausstülpung 53a befindet
sich oberhalb der Ausstülpung 53b.
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Die
Ausnehmungen und Ausstülpungen
der Führungsplatte 29 und
der Außenfläche des
Führungsgehäuses 30 steuern
die Drehung des Greifarmes 28, wenn das Transportelement 25 bei
seiner vertikalen Bewegung die Ausstülpungen der Außenfläche des
Führungsgehäuses 30 passiert.
Die Ausstülpung 51 und
die Ausnehmungen 52a, 52b der Führungsplatte 29 und
die beiden Ausstülpungen 53a, 53b auf
der Außenfläche des
Führungsgehäuses 30 bewirken
eine Drehung des Greifarmes 28 um dessen horizontale Achse,
wenn sich das Transportelement 25 vertikal nach oben oder
unten bewegt.
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Ist
die Führungsplatte 29 in
ihrer Position mit maximaler Höhe
(11 und 12), so
sind die Ausstülpung 51 und
die Aussparungen 52a, 52b an deren unteren Schmalseite
(Unterseite) ausgebildet. Die exakte lineare Führung der Führungsplatte 29 mit Greifarm 28 wird
dadurch erreicht, daß die
Ausstülpung 51 so
ausgebildet ist, daß sie
in den vertikalen Schlitz 56 des Führungsgehäuses 30 eingreift.
Der Schlitz 56 bildet somit die lineare Orientierung für das Transportelement 25.
Bewegt sich nun die Führungsplatte 29 nach
unten, so gelangt die Ausstülpung 53a in
Eingriff mit der Ausnehmung 52, so daß die Führungsplatte 29 eine
90°-Drehung
um eine horizontale Achse ausführt,
die durch den Mittelpunkt der oberen Ausnehmung 53a verläuft. Dadurch
gelangt die Ausstülpung 51 in
Eingriff mit der Ausnehmung 54 und gelangt die Ausstülpung 53b in
Eingriff mit der Aussparung 52b, während der Eingriff zwischen
der Ausstülpung 53a und
der Ausnehmung 52a gelöst
wird. Setzt die Führungsplatte 29 ihre
Abwärtsbewegung weiter
fort, führt
die Führungsplatte 29 eine
weitere 90°-Drehung
um eine horizontale Achse aus, die durch den Mittelpunkt der unteren
Ausnehmung 53b verläuft
(14). Dabei wird der Eingriff zwischen der Ausstülpung 51 und
der Aussparung 54 gelöst, so
daß sich
nunmehr die Aussparungen 52a, 52b und die Ausnehmung 51 an
der oberen Schmalseite der Führungsplatte 29 befinden.
Der Greifarm hat sich um insgesamt 180° um sein horizontale Achse gedreht,
so daß der
Probenbehälter 6.1 nunmehr
an dem Greifarm 28 hängt
(15).
-
In
den 12, 13 und 14 wurde
auf die Darstellung der Basisplatte 26 und des Winkeladapters 27 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
verzichtet.
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In 13 ist
dargestellt, daß der
Probenbehälter 6.1 nunmehr
an dem Greifarm 28 hängt.
Soll der Probenbehälter 6.1 in
der unterste Trägereinrichtung 7.4 befördert werden
(5), so muß er
die Trägereinrichtungen 7.1, 7.2 und 7.3 passieren.
Dazu müssen
diese jeweils so positioniert werden (sofern sie nicht bereits so
positioniert sind), daß die
Aussparungen 14 in den Trägereinrichtungen 7.1, 7.2, 7.3 jeweils
parallel zueinander derart angeordnet sind, daß das Transportelement 25 die
Aussparungen passieren kann. Auf diese Weise wird ein Transportweg
gebildet.
-
Um
eine unbeabsichtigte Drehung der Trägereinrichtungen 7 zu
vermeiden, die den Transportweg verstellen würde, kann vorgesehen sein,
daß das
Fixierungsmittel 8 nach dem Lösen der Trägereinrichtung 7 von
der Hohlwelle 10 die Trägereinrichtung
an der Gehäuseinnenwand
fixiert.
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Die
Fixierungsführungen 24 des
Transportelementes 25 gelangen bei dessen Abwärtsbewegung in
Eingriff mit der Führungseinrichtung 22 des
Fixierungsmittels 8 der obersten Trägereinrichtung 7.1. Dadurch
wird – wie
in Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert – die Stange 16 aus
einer Ausnehmung 40 in der Hohlwelle 10 herausgezogen,
so daß die
Trä gereinrichtung 7.1 von
der Hohlwelle 10 gelöst
ist (zweite Position). Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Transportelementes 25 werden
ebenso die Trägereinrichtungen 7.2 und 7.3 von
der Hohlwelle 10 gelöst,
in dem die jeweiligen Stangen 16 aus der Ausnehmung 40 der
Hohlwelle 10 herausgezogen werden.
-
Sobald
das Transportelement 25 die Fixierungsmittel 8 der
Trägereinrichtung 7.1, 7.2 und 7.3 die
Verbindung zwischen diesen und der Hohlwelle 10 gelöst haben,
wird die unterste Trägereinrichtung 7.4,
die mit der Hohlwelle 10 fest verbunden ist und deren Verbindung
nicht gelöst
werden kann, mit der Hohlwelle 10 so gedreht, daß die Aufbewahrungsposition,
die der Probenbehälter 6.1 auf
der Trägereinrichtung 7.4 erhalten
soll, sich in dem Transportweg, auf dem sich das Transportelement 25 bewegt,
befindet. Anschließend
wird das Transportelement so weit nach unten bewegt, daß die Schmalseite
des Probenbehälters 6.1,
die dem Greifarm abgewandt ist, auf dem Boden 11 des Transportelements 25 aufsitzt. Anschließend wird
die Verbindung zwischen den Eingriffsmitteln des Greifarms 28 und
den Eingriffsmöglichkeiten
des Probenbehälters 6.1 mittels
der Zugfeder über
das Stahlseil 38 und den Zugfederstrang 38A gelöst.
-
Das
Transportelement 25 (nun ohne Probenbehälter 6.1) kann dann
nach oben bewegt werden, bis es die Aufnahme- und die Abnahmekammer 5 erreicht.
Dabei passiert es die Trägereinrichtungen 7.3, 7.2 und 7.1 in
dieser Reihenfolge. Bei dieser Aufwärtsbewegung gelangen die Fixierungsführungen 24 des
Transportelementes 25 erneut in Eingriff mit der Führungseinrichtung 22 des
Fixierungsmittels 8 der Trägereinrichtung 7.3.
Dadurch wird – wie
in Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert – die Stange 16 in
eine Ausnehmung 40 in der Hohlwelle 10 hineinbewegt,
so daß die
Trägereinrichtung 7.3 mit
der Hohlwelle 10 verbunden ist (erste Position). Bei der
weiteren Aufwärtsbewegung
des Transportelementes 25 werden ebenso die Trägereinrichtungen 7.2 und 7.1 mit
der Hohlwelle 10 verbunden, indem die jeweiligen Stangen 16 in
die Ausnehmung 40 der Hohlwelle 10 hineingeschoben
werden. Nachdem das Transportelement 25 die Trägereinrichtung 7.1 passiert
hat, führt
er eine Drehbewegung an den Ausstülpungen 53b, 53a, 51 und
den Ausnehmungen 54, 52a, 52b aus, wie
dies im Zusammenhang mit den 12, 13 und 14 für eine Abwärtsbewegung
erläutert
wurde. Dabei nimmt das Transportelement 25 zunächst die
in 14 gezeigte Position, dann die in 13 gezeigte
Position und schließlich die
in 12 gezeigte Position ein, jedoch ohne einen Probenbehälter 6 zu
tragen. Dabei hat das Transportelement 25 seine höchste Position
erreicht, in der der Greifarm 28 die Unterseite der Aufnahme- und
Abgabekammer bildet.
-
Die
Entnahme eines bestimmten Probenbehälters 6 aus einer
Trägereinrichtung 7 wird
nachstehend am Beispiel eines Probenbehälters 6 beschrieben,
der sich in der Trägereinrichtung 7.2 befindet. Das
Transportelement 25 befindet sich in seiner höchsten Position
(12). Das Transportelement 25 führt dazu
eine Abwärtsbewegung
aus, wobei sich der Greifarm 28 wie in den 12, 13 und 14 (allerdings
ohne Probenbehälter 6)
gezeigt, um eine horizontale Achse dreht. Die Trägereinrichtungen 7.1, 7.2, 7.3 müssen jeweils
so positioniert werden (sofern sie nicht bereits so positioniert
sind), daß die
Aussparungen 14 in den Trägereinrichtungen 7.1, 7.2, 7.3 jeweils
parallel zueinander derart angeordnet sind, daß das Transportelement 25 die
Aussparungen passieren kann. Auf diese Weise wird der Transportweg
gebildet. Anschließend
pas siert das Transportelement 25 die erste Lagerungseinrichtung 7.1,
wobei es – wie
in Zusammenhang mit den 3 und 4 geschildert,
die Verbindung zwischen der Hohlwelle 10 und der Stange 16 der
zugehörigen
Fixierungseinrichtung 8 gelöst wird. Dann wird die Lagerungseinrichtung 7.2 (und
mit ihr die darunter befindlichen Lagerungseinrichtungen 7.3 und 7.4) über eine
Drehung der Hohlwelle 10 so gedreht, daß sich der Probenbehälter, der
aus dem Lagerungssystem 1 entnommen werden soll, in dem
Transportweg befindet. Das Transportelement 25 bewegt sich
solange nach unten, bis die Eingriffsmittel des Transportelements 25 in
die Eingriffsmöglichkeiten
dieses Probenbehälters 6 eingreifen
und dann der Verriegelungshaken 35 in der Öffnung 36 des
Probenbehälters 6 mittels
der Zug-/Druckfeder über
das Stahlseil 37 und den Zugfederstrang 38 arretiert.
-
Das
Transportelement 25 führt
nun eine Aufwärtsbewegung
aus, wodurch der Probenbehälter 6 aus
der Trägereinrichtung 7.2 entfernt
wird. Das Transportelement 25 passiert dabei die Trägereinrichtung 7.1,
wobei es diese über
die Stange 16 erneut mit der Hohlwelle 10 verbindet,
der Greifarm 28 eine horizontale Drehung wie in den 14, 13 und 12 (in
dieser Reihenfolge) zeigt ausführt
und schließlich
seine höchste
Position erreicht (12). In dieser Position befindet
sich der Probenbehälter 6 in
der Aufnahme- und Abgabekammer 5. Die Arretierung des Verriegelungshakens 35 wird über die Zug-/Druckfeder
gelöst
und der Probenbehälter 6 kann
aus der Aufnahme- und Abgabekammer 5 entnommen werden,
wozu eine Abdeckung in dem Gehäuse
geöffnet
wird.
-
Die
vertikale Bewegung des Transportelementes 25 wird über einen
Antrieb 58 gesteuert, der sich außerhalb des Gehäuses 2 befindet.
Die Antriebe 57 und 58 werden von außen manuell
oder mittels eines elektronischen Systems, beispielsweise einem Computersystem,
gesteuert.
-
Die
Lagerungskammer kann ein beliebiges Volumen aufweisen, bevorzugt
weist sie ein Volumen von 800 bis 1200 L auf. Es ist jedoch auch
eine Lagerungskammer mit kleinerem (z. B. 350 L) oder größerem Volumen
möglich.
-
Das
Lagerungssystem kann Walzen oder Räder 59 umfassen, die
außen
an der Unterseite des Gehäuses 2 angebracht
sind (1). Mit der Einrichtung 58A ist es möglich, das
Verriegelungssystems des Transportelements 25, d. h. den
Verriegelungshaken 35, zu öffnen und zu schließen. Dazu
sind die Einrichtung 58A und der Verriegelungshaken 35 über ein
Seilzugsystem (Stahlseil 38 und Zugfederstrang 38A)
miteinander verbunden.
-
16 zeigte
eine zweite Ausführungsform einer
Trägereinrichtung 7.
Die Trägereinrichtung weist
zwei kreisförmige
Reihungen von Probenbehältern 6 auf.
Dies ermöglicht
es Lagerungssysteme herzustellen, die im Vergleich zum Stand der
Technik eine deutlich höhere
Menge an Probenbehältern
aufnehmen können.
Es können
mehr als zwei kreisförmige
Reihungen vorgesehen sein. Neben einer kreisförmigen Anordnung der Probenbehälter sind
auch andere Anordnungen, beispielsweise eine versetzte Anordnung
möglich,
wobei in jedem Fall eine Anpassung des Transportelementes möglich ist.
Sind zwei kreisförmige
Reihungen von Probenbehältern
vorgesehen, so ist der Greifarm zusätzlich so ausgestattet, daß er in
der Horizontalen stufenweise verstellbar ist. Die Verstellung kann
manuell vorgenommen werden, wenn sich der Greifarm 28 in
seiner höch sten
Position befindet, sollte aber von Sensoren überwacht werden. Die Sensoren
sind dann am Innenrand der Gehäuseinnenwand
angeordnet, so daß die
tiefen Temperaturen keinen Einfluß auf die Sensorik haben. Die Verstellung
kann jedoch automatisch mittels von außen eingreifender automatischer
Systeme erfolgen.
-
Das
Lagerungssystem weist Anschlüsse
auf, die es ermöglichen,
ein Kühlmittel
einzubringen, auszutauschen oder zu entfernen, oder ein Vakuum anzulegen
und einen Druckausgleich herbeizuführen.
-
17 zeigt
eine besonders raumsparende Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lagerungssystems
im Querschnitt. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten
Ausführungsform
hat das Gehäuse 2 keinen
vollkommen kreisförmigen
Querschnitt. Die Führungseinrichtung 39 ist
ausgehend von dem ansonsten kreisförmigen Querschnitt des Gehäuses nach
außen
versetzt angeordnet. Das hat den Vorteil, daß der Lagerungsraum 3 kleiner
ist gegenüber
einer Ausgestaltung, bei der die Führungseinrichtung in einem
vollkommen kreisförmigen
Gehäuse
enthalten ist, auch wenn beide Ausführungsformen dieselbe Anzahl
von Proben aufnehmen können.
-
In 5 ist
ein Lagerungssystem 1 dargestellt, das ein Strahlungsschild
aufweist, welches in der Lagerungskammer 3 oberhalb der
obersten Trägereinrichtung 7.1 angeordnet
ist. Am peripheren Rand des Strahlungsschildes 61 ist ein
Mantel 62 ausgebildet, der sich nach unten erstreckt und
dabei zwischen den peripheren Rändern
der Trägereinrichtungen 7 und
der Innenwand des Gehäuses 2 verläuft und
am Boden 63 der Lagerungskammer 3 endet, wo sich
das Kühlmittel 65 befindet.
-
Auf
diese Weise wird die Kühlung
des Strahlungsschildes gewährleistet.
-
- 1
- Lagerungssystem
- 2
- Gehäuse
- 3
- Lagerungskammer
- 4
- Gehäuseoberseite
- 5
- Aufnahme-
und Abgabekammer
- 6
- Probenbehälter
- 7
- Trägereinrichtung
- 7.1
- oberste
Trägereinrichtung
- 7.4
- unterste
Trägereinrichtung
- 8
- Fixierungsmittel
- 9
- vertikale
Achse
- 10
- Hohlwelle
- 11
- Boden
der Trägereinrichtung 7
- 12
- Trennwand
der Trägereinrichtung 7
- 13
- periphere
Randung der Trägereinrichtung 7
- 14
- periphere
Aussparung im Boden 11 der Trägereinrichtung 7
- 15
- Rohrsegment
der Trägereinrichtung 7
- 16
- axial
bewegliche Stange des Fixierungsmittels 8
- 17
- erste
Führungseinrichtung
für Stange 16
- 18
- zweite
Führungseinrichtung
für Stange 16
- 19
- bewegliche
Arme
- 20
- Platte
des Fixierungsmittels 8
- 21
- Stift
- 22
- Führungseinrichtung
des Fixierungsmittels 8
- 23
- Flansch
zur Befestigung des Fixierungsmittels 8 an der Trägereinrichtung 7
- 24
- Fixierungsführungen
des Transportelementes 25
- 25
- Transportelement
- 26
- Basisplatte
des Transportelements 25
- 27
- Winkeladapter
des Transportelements 25
- 28
- Greifarm
des Transportelements 25
- 29
- Führungsplatte
des Transportelements 25
- 30
- Führungsgehäuse der
vertikalen Führungseinrichtung 39
- 31
- Zentrierpin
des Greifarms 28
- 32
- Zentrierpin
des Greifarms 28
- 33
- Öffnung für Zentrierpin 31 in
dem Probenbehälter 6
- 34
- Öffnung für Zentrierpin 32 in
dem Probenbehälter 6
- 35
- Verriegelungshaken
am Greifarm 28
- 36
- schlitzförmige Öffnung für Verriegelungshaken 35 im
Probenbehälter
- 37
- Bolzen
für den
Verriegelungshaken
- 38
- Stahlseil
- 38A
- Zugfederstrang
- 39
- vertikale
Führungseinrichtung
- 40
- Ausnehmung
in der Hohlwelle 10
- 41
- Grundplatte
des Probenbehälters 6
- 42
- senkrechte
Stege der Grundplatte 41
- 43
- zylinderförmiger Holm
an der Grundplatte 41
- 44
- zylinderförmiger Holm
an der Grundplatte 41
- 45
- Deckelplatte
des Probenbehälters 6
- 46
- senkrechte
Stege der Deckelplatte 45
- 47
- gewölbter Bereich
der Deckelplatte 45
- 48
- Klemmelement
der Deckelplatte 45
- 49
- Steg
- 50
- Öffnungsschlitze
im geschlossenen Probenbehälter 6
- 51
- Ausstülpung an
der Führungsplatte 29
- 52a,
b
- Ausnehmungen
an der Führungsplatte 29
- 53a,
b
- Ausstülpungen
an der Außenfläche des Führungsgehäuses 30
- 54
- Ausnehmung
an der Außenfläche des Führungsgehäuses 30
- 55
- Gewindespindel
im Führungsgehäuse 30
- 56
- vertikal
schlitzförmige Öffnung im
Führungsgehäuse 30
- 57
- Antrieb
für die
Hohlwelle 10
- 58
- Antrieb
für Gewindespindel 55
- 58A
- Ver-
und Entriegelungseinrichtung
- 59
- Räder des
Lagerungssystems 1
- 60
- Lager
der Hohlwelle 10
- 61
- Strahlungsschild
- 62
- Mantel
am Strahlungsschild 61
- 63
- Boden
der Lagerungskammer 3
- 64
- Abstandshalter
für die
unterste Trägereinrichtung 7.4
- 65
- Kühlmittel
- 66
- Fixiermöglichkeit
für Probenbehälter 6 im Boden 11
- 67
- Spannfeder