CH477221A - Autoklav, insbesondere für Mikroarbeiten im Labor - Google Patents

Description

  



  Autoklav, insbesondere für Mikroarbeiten im Labor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Autoklav, insbesondere für   Mikrnarbeften    im Labor.



   Die bekannten Labor-Autoklaven sind sowohl im Aufbau als auch in der Handhabung kompliziert. Dies ist auch bei den meisten übrigen Autoklaven mit weitläufigen Rohrleitungen usw. der Fall. Ein weiterer Nachteil der bekannten Autoklaven besteht darin, dass ihre Umstellung von Überdruck auf Unterdruck Massnahmen erfordert, die umständlich und zeitraubend sind.



   Durch die Erfindung sollen diese Unzulänglichkeiten beseitigt werden.



   Der erfindungsgemässe Autoklav kennzeichnet sich dadurch, dass in seinem Druckbehälter, der mittels eines mit einem Schnellverschluss und einem wahlweise auf   Über- oder    Unterdruck umschaltbaren Ventil versehenen Deckels hermetisch verschliessbar ist, ein kinematischer Hochfrequenzgenerator eingebaut ist, dessen den Behälterboden durchsetzende Welle mit einem in ein Gehäuse eingesetzten Antriebsmotor in Wirkverbindung steht, und dass der Behälterfuss mit einem am Motorgehäuse sitzenden Zwischenstück lösbar verbunden ist.



   Mit dem Autoklav nach der Erfindung wird eine längst fühlbare Lücke in den Laboreinrichtungen ausgefüllt; er eignet sich aber in gleicher Weise als Grossausführung in chemisch-technischen Betrieben.



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise in einer Ausführungsform als Tischautoklav dargestellt, und zwar teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt.



   Das gezeigte Ausführungsbeispiel des Autoklaven umfasst in seinem oberen Teil einen Druckbehälter 1, der aus einem Stück besteht, um Undichtigkeiten, wie sie bei zusammengesetzten Druckbehältern vorkommen, vorzubeugen. Der Druckbehälter 1 besteht vorzugsweise aus hochwertigem, korrosionsfestem Stahl oder bei Bedarf aus Edelmetall; er könnte auch mit Edelmetall ausgelegt sein. Ein den Druckbehälter 1 umschliessender Mantel 2 dient der Heizung oder Kühlung und ist mit einer Zuleitung 3 und einer Ableitung 4 für das   Heiz- bzw.   



  Kühlmedium versehen. Die Öffnung des Druckbehälters 1 ist mittels eines mit einer nicht näher dargestellten Dichtung versehenen Deckels 5 hermetisch verschliessbar, so dass im Inneren des Druckbehälters 1 mit Überdruck oder auch mit Unterdruck gearbeitet werden kann, ohne dass ein Druckausgleich mit der Atmosphäre erfolgt. Damit im Autoklav ein vorbestimmter Wert des überdruckes bzw. Unterdruckes nicht überschritten wird, enthält der Deckel 5, der mit einem nicht näher gezeigten, an sich bekannten Schnellverschluss versehen ist, ein wahlweise auf   aber oder    Unterdruck umschaltbares Ventil 6, bei welchem der gewünschte Wert des Überbzw.

   Unterdruckes durch   Ein- oder    Ausschrauben eines im Ventilgehäuse sitzenden Schraubenbolzens 7 einstellbar ist, der auf einen in beiden Richtungen axial verschiebbaren, an einer oder mehreren Federn aufgehängten Ventilkörper wirkt. Dieser Ventilkörper kann aus einem nach beiden Seiten vorzugsweise konisch abgedrehten Teller mit dazugehörigem, eingeschliffenem Gegenkonus im Ventilgehäuse bestehen, so dass bei Überdruck der Ventilkörper axial nach oben und bei Unterdruck axial nach unten gedrückt bzw. gezogen wird, um so den jeweils notwendigen Druck bzw. Überdruck aufzufangen, wie dies von den Küchen-Dampftöpfen mit Drucktopf-Pfeife her bekannt ist.



   In den Druckbehälter 1 ist zwecks Beschleunigung der in ihm durchzuführenden Prozesse ein konematischer Hochfrequenzgenerator 8 eingebaut, wie er dem Prinzip nach aus der Schweizer Patentschrift   Nur.311794,    der deutschen Patentschrift Nr. 1 079 597, der britischen Patentschrift   Nur.774275,    der holländischen Patentschrift Nr. 87 882, der schwedischen Patentschrift Nr. 167 812, der österreichischen Patentschrift Nr. 201 571, der USA Patentschrift Nr. 2 789 800 und der kanadischen Patentschrift Nr. 563 369 bekannt ist.



   Die rechts von der Achse dargestellte Ausführungsform des kinematischen Hochfrequenzgenerators arbeitet mit weniger Scherung und niedrigerer Frequenz, aber mit um so höherer Prallintensität bei der Durchführung der Prozesse. Auf der von einem später noch eingehend beschriebenen Motor angetriebenen Welle 9 ist der Rotor 10, der eine saugende Hohlkammer umschreibt, befestigt.



  Das Medium wird in diese Hohlkammer mit hoher Strömungsgeschwindigkeit längs der Pfeillinie A eingesaugt und durch die Flanken des Rotors 10 gegen die scherenden Kanten 11 der Prallbleche 12 geschlagen, die vorzugsweise mit 1 bis   5 mm    Abstand voneinander in einem Ring konzentrisch um die Achse angeordnet sind.



  Je nach Umlaufgeschwindigkeit, die nach Bedarf eingestellt wird, ist die Zahl der im Scherspalt auftretenden Scherungen und Prallungen pro Sekunde mehr oder weniger hoch und somit der Scher- und Pralleffekt mehr oder weniger intensiv, dem durch vorherige Versuche ermittelten, optimalen Bedarf entsprechend. Nachdem das Medium zwischen den scherenden Kanten 11 schon beim ersten Durchgang durch den Arbeitsspalt zerschert ist, wird es durch das Schleudern gegen die Flanken der Prallbleche 12 völlig zerprallt.



   Die spitzen Enden des Rotors 10, die auf gleicher Höhe liegen, bewirken beim Vorbeifliegen an den spitzen Enden der Prallbleche 12 schon eine sehr intensive Zerreissung und Vorbereitung des Mediums bei stückigem Gemisch. Dadurch bleiben die von älteren Konstruktionen oder Systemen bekannten Verstopfungen der schmalen Eingänge zwischen den Kanten der Prallbleche unterbunden und gleichzeitig ist eine engere Stellung und damit höhere Zahl der Prallbleche möglich.



   Die links von der Achse gezeigte Variante des kinematischen Hochfrequenzgenerators weist miteinander scherende Organe 13 auf, die wie die Spitzen einer Papierschere oder wie Sägezähne wirken. Diese zusammen scherenden, dicht mit Scherorganen besetzten Zähne arbeiten wie zwei dicht nebeneinander rotierende Kreissägeblätter, die gegenläufig zueinander rotieren. Dabei ist der   Organkranz    13 als stationärer Teil in zweckentsprechender Weise am Druckbehälter 1, vorzugsweise auswechselbar. befestigt, während der Scherkranz 14 an der Peripherie des das Rotorsystem abdeckenden Ringes 15, vorzugsweise ebenfalls auswechselbar, befestigt ist. Der Rotor wird von der Nabe 16 getragen.

   Der kinematische Hochfrequenzgenerator weist   beim    im Gegensatz zur rechts von der Achse dargestellten Variante   -    drei Scherspalte auf. Infolge der Vielzahl der Prallflanken ist die erzielbare Frequenz ausserordentlich hoch. Bisher in Reihen versuchen erreichte Frequenzen liegen bei zirka   5MHz.   



   Die Welle 9 des kinematischen Hochfrequenzgenerators 8 durchsetzt den Behälterboden 17, wobei zur   AWichtung    eine Stopfbuchse mit einer aus mehreren Ringen bestehenden Packung 18 vorgesehen ist. Der oberste und der unterste Ring ist vorzugsweise ein öloder graphitgetränkter Ring oder ein Metallring. Zum Nachstellen der Dichtung ist die Stopfbuchsenbrille 19 mittels eines Gewindes 20 in axialer Richtung relativ zum Behälterboden 17 verschiebbar, so dass beim Einschrauben der Stopfbuchsenbrille 19 das Brillenfutter 21 die Packung 18 stärker zusammenpresst und eine bessere Abdichtung bewirkt. Die axiale Verstellung der Stopfbuchsenbrille 19 erfolgt durch Drehen des ganzen Druckbehälters 1. Zu diesem Zweck weist die Stopfbuchsenbrille 19 an ihrem stirnseitigen Ende achsparallel Bohrungen 22 auf, die von feststehenden Zapfen 23 mit Spiel durchsetzt sind.

   Die Zapfen 23 sind an einem Zwischenstück 24 befestigt, das in das Gehäuse 25 des Antriebsmotors eingegossen und mit dem Behälterfuss 26 lösbar verbunden ist, beispielsweise durch Schrauben 27. Nach dem Entfernen der Schrauben 27 kann der Druckbehälter 1 beispielsweise im Urzeigersinn gedreht werden, wodurch das Nachstellen der Dichtung bewirkt wird. Zur Sicherung der konzentrischen Lage des Druckbehälters 1 ist am Zwischenstück 24 ein Zentrierring 28 vorgesehen.



  Die Welle 9, die mit dem in das Gehäuse 25 eingesetzten in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmotor in Wirkverbindung steht, weist einen Spritzring 29 auf, durch den aus dem Druckbehälter 1 etwa ausgetretene Flüssigkeit in eine am Zwischenstück 24 vorgesehene Rinne 30 geschleudert wird, von der sie durch ein Ableitungsrohr 31 nach aussen abgeführt wird.



   Das Gehäuse 25 des Antriebsmotors ist am unteren Ende mit Lufteintrittsöffnungen 32 und am oberen Ende mit Luftaustrittsöffnungen 33 für die Kühlluft versehen.



  In einem vom Gehäuse 25 des Antriebsmotors rechtwinklig abstehenden Handgriff 34 ist das Netz-Anschlusskabel 35 eingeführt. Der gerade Handgriff 34 weist einen dreioder mehrkantigen Querschnitt auf, der beim Auskippen des Druckbehälters 1 nach vollendeter Prozedur ein sicheres Halten des Tischautoklaven ermöglicht. Bei grösseren Ausführungen des Autoklaven, z.B. für gewerbliche bzw. grosstechnische Zwecke, werden praktischerweise die üblichen   Auslass- bzw.    Kippeinrichtungen oder Äquivalente verwendet. Zum Ein und Ausschalten des Antriebsmotors ist am Handgriff 34 ein nicht dargestellter Druckknopfschalter angeordnet. Dem Handgriff 34 diametral gegenüberliegend, ist am Gehäuse 25 des Antriebsmotors ein Schaltkasten zur Aufnahme einer elektronischen Steuereinrichtung vorgesehen.

   Die elektronische Steuereinrichtung umfasst einen netzgespeisten Impulserzeuger und ein von diesem gesteuertes, im Stromkreis des Antriebsmotors liegendes elektronisches Schaltelement, das als Relaisröhre, als   und Der    bidirektionaler Thyristor oder als Vierschichtdiode ausgebildet sein kann. Zweckmässigerweise ist der Impulserzeuger als Glimmlampen-Impulserzeuger ausgebildet, dessen Folgefrequenz von der Auflade-Zeitkonstante und der Differenz zwischen der Zünd- und Löschspannung der Glimmlampe 37 bestimmt ist. Zur Umwandlung der vom Netz gelieferten Wechselspannung in die für die Glimmlampe 37 erforderliche Gleichspannung kann in einfacher Weise ein Trockengleichrichter in Graetz-Schaltung dienen. Zwecks Regelung der Folgefrequenz ist der als Potentiometer ausgebildete Ladewiderstand mittels eines Drehknopfes 38 stufenlos veränderlich.



   Das Motorgehäuse 25 ist mit seinem unteren Ende in einen Fussring 39 eingesetzt und darin beispielsweise mittels Schrauben 40 lösbar befestigt.



   Die Bearbeitung des Mediums im Druckbehälter 1 des Autoklaven kann bei Überdruck, bei Unterdruck oder bei Atmosphärendruck je nach Bedarf dauernd oder mit Unterbrechung erfolgen, z.B. wenn ein Medium nach vollendetem Aufschluss unter Atmosphäre oder auch unter dem Einfluss von Gasen oder flüssigen Medien bis zur Vollendung durchhomogenisiert werden soll. Auch hierbei können zusätzliche Teilprozesse bis zum optimalen Zustand des gewünschten Produktes durchgeführt werden. Infolge von abwechselnder Saug- und Schleuderwirkung des Rotors innerhalb der stationären Teile des kinematischen Hochfrequenzgenerators wird das Medium immer wieder auf demselben Wege mit grosser Geschwindigkeit durch den Generator hindurchgejagt, aufgeschlossen und bis zum gewünschten Grad bearbeitet.

   Zur Überwachung des Standes des Prozesses können die verschiedensten Mess- und Kontrollapparate, ebenso   Über- und    Unterdruckpumpen an geeigneter Stelle am Behälter angeschlossen werden, um optimale Reaktionsbedingungen zu schaffen. Die Handhabung des erfindungsgemässen Autoklaven ist denkbar einfach. Versuche haben gezeigt, dass bei entsprechend starker Konstruktion und Ausbildung der Dichtung Überdrucke bis zu 60 atü und andererseits ein sehr tiefes Vakuum möglich sind. Die Anwendung umfasst unzählige Beispiele und die Verweilzeit des Gutes im   Druck- bzw.   



  Unterdruckbehälter wird je nach Umständen bis auf ein Tausendstel der früheren Arbeitszeit reduziert. Die elektronische Steuereinrichtung und ihre Regelung ermöglicht auch bei niedrigen Drehzahlen praktisch die Vermeidung von Drehmomentänderungen, so dass je nach Bedarf während desselben Prozesses mit praktisch dem gleichen Drehmoment und der gleichen Drehzahl sowie Frequenz und Intensität nach Belieben abgewechselt werden kann.



   Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern vielfacher, im Rahmen des Erfindungsgedankens bleibender Abwandlungen fähig. So könnte beispielsweise das Zwischenstück 24 statt in dem Motorgehäuse 25 eingegossen, an demselben abnehmbar befestigt sein; es könnte jedoch auch vom Gehäuse 25 des Antriebsmotors gebildet sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Autoklav, insbesondere für Mikroarbeiten im Labor, dadurch gekennzeichnet, dass in seinem Druckbehälter (1), der mittels eines mit einem Schnellverschluss und einem wahlweise auf aber oder Unterdruck umschaltbaren Ventil (6) versehenen Deckels (5) hermetisch verschliessbar ist, ein kinematischer Hochfrequenzgenerator (8) eingebaut ist, dessen den Behälterboden (17) durchsetzende Welle (9) mit einem in ein Gehäuse (25) eingesetzten Antriebsmotor in Wirkverbindung steht, und dass der Behälterfuss (26) mit einem am Motorgehäuse (25) sitzenden Zwischenstück (24) lösbar verbunden ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (24) am Gehäuse (25) des Antriebsmotors abnehmbar befestigt ist.

   2. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (24) in das Gehäuse (25) des Antriebsmotors eingegossen ist.

   3. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (24) vom Gehäuse (25) des Antriebsmotors gebildet ist.

   4. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (25) mit seinem unteren Ende in einen Fussring (39) eingesetzt und darin lösbar befestigt ist.

   5. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der Welle (9) des kinematischen Hochfrequenzgenerators (8) durchsetzten Behälterboden (17) eine Stopfbuchse mit einer aus mehreren Ringen bestehenden Packung (18) angeordnet ist.

   6. Autoklav nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfbuchsenbrille (19) mittels eines Gewindes (20) in axialer Richtung relativ zum Behälterboden (17) verschiebbar ist.

   7. Autoklav nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfbuchsenbrille (19) an ihren Stirnflächen achsparallele Bohrungen (22) aufweist, die von am Zwischenstück (24) befestigten Zapfen (23) mit Spiel durchsetzt sind.

   8. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (9) des kinematischen Hochfrequenzgenerators (8) im Bereich ihres freien Endes mit einem Spitzring (29) versehen ist.

   9. Autoklav nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (24) eine Auffangrinne (30) für die vom Spitzring (29) abgeschleuderte Leckflüssigkeit und ein von der Auffangrinne (30) nach aussen führendes Ableitungsrohr (31) aufweist.

   10. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) aus hochwertigem, korrosionsfestem Stahl besteht.

   11. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) aus Edelmetall besteht oder mit Edelmetall ausgelegt ist.

   12. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (1) mit einer Heiz- oder Kühlvorrichtung versehen ist.

   13. Autoklav nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- oder Kühlvorrichtung aus einer den Druckbehälter (1) eng umschliessenden, von einem Heiz- bzw. Kühlmedium durchströmten Rohrschlange besteht.

   14. Autoklav nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- oder Kühlvorrichtung aus einem den Druckbehälter (1) umgebenden, mit Zuleitung (3) und Ableitung (4) für das Heiz- bzw. Kühlmedium versehenen Mantel (2) besteht.

   15. Autoklav nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei seiner Ausbildung als Tischautoklav ein gerader Handgriff (34) mit drei- oder mehrkantigem Querschnitt vom Gehäuse (25) des Antriebsmotors rechtwinklig absteht.

   16. Autoklav nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz-Anschlusskabel (35) in den Handgriff (34) eingeführt und der letztere mit einem Druckknopfschalter versehen ist.

   17. Autoklav nach Patentanspruch oder Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (25) des Antriebsmotors ein Schaltkasten (36) zur Aufnahme einer elektronischen Steuereinrichtung vorgesehen ist.

   18. Autoklav nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung einen netzgespeisten Impulserzeuger und ein von diesem gesteuertes, im Stromkreis des Antriebsmotors liegendes elektronisches Schaltelement umfasst.

   19. Autoklav nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Schaltelement als Relaisröhre ausgebildet ist.

   20. Autoklav nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Schaltelement als und Der bidirektionaler Thyristor ausgebildet ist.

   21. Autoklav nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Schaltelement als Vierschichtdiode ausgebildet ist.

   22. Autoklav nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulserzeuger als Glimmlampen Impulserzeuger ausgebildet ist, dessen Folgefrequenz von der Auflade-Zeitkonstante und der Differenz zwischen Zünd- und Löschspannung der Glimmlampe (37) bestimmt ist.

   23. Autoklav nach Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Regelung der Folgefrequenz der als Potentiometer ausgebildete Ladewiderstand mittels eines Drehknopfes (38) stufenlos veränderlich ist.