CN1171989C - 一种生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明的生物反应器，包括罐体和传动装置，轴顶盖固定在罐体的上盖板上并使罐体密封，其外面套有与电机轴相连的杯状外磁缸，与外磁缸同轴设置的内磁缸位于轴顶盖内，外磁缸、轴顶盖和内磁缸之间互不接触；搅拌轴的一端与内磁缸固定连接，另一端穿过上盖板的中央孔置于罐体内，搅拌轴与该中央孔之间留有空隙；搅拌轴上设置的定位轴承置于轴承箱内，轴承箱通过轴承箱固定板固定在上盖板上，轴承箱固定板与上盖板之间留有空隙；外磁缸和内磁缸由永磁材料制成，其余部件均由非导磁材料制成。本发明与现有技术相比具有罐体密闭性好，与外界完全隔离，且内部无死角，灭菌彻底，不易染菌；轴承安装方便，不易生锈；维修方便，节省工时等优点。

Description

一种生物反应器
技术领域
本发明涉及一种生物反应器，是一种利用磁力耦合带动搅拌轴转动的生物反应器。
背景技术
目前，生物反应器广泛应用于动、植物细胞培养及微生物发酵领域，是生物技术产业核心生产设备。在实施生物反应器大规模培养过程中，染菌是一个十分严重的问题，往往导致整个生物反应器培养物和原料的污染、报废，造成巨大经济损失。现有生物反应器的搅拌装置需要搅拌轴和罐体外的电动机接触连接以传递机械运动，轴穿过罐盖，轴与罐盖之间采用机械密封，如中国实用新型专利97222109.3所公开的一种“发酵罐专用机械密封”。因此，长期使用会造成轴封处因磨损导致密封不严，容易使杂菌进入反应器中，污染培养物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷的生物反应器，可有效防止杂菌进入反应器内。
为实现上述发明目的，本发明的生物反应器包括罐体和传动装置，其特征在于：
轴顶盖固定在罐体的上盖板上并使罐体密封，其外面套有与电机轴相连的杯状外磁缸，与外磁缸同轴设置的内磁缸位于轴顶盖内，外磁缸、轴顶盖和内磁缸之间互不接触；搅拌轴的一端与内磁缸固定连接，另一端穿过上盖板的中央孔置于罐体内，搅拌轴与该中央孔之间留有空隙；搅拌轴上设置的定位轴承置于轴承箱内，轴承箱通过轴承箱固定板固定在上盖板上，轴承箱固定板与上盖板之间留有空隙；外磁缸和内磁缸由永磁材料制成，其余部件均由非导磁材料制成。
本发明提供的生物反应器罐体完全密封，并利用同轴型磁力耦合的传动方式带动反应器密封盖内的搅拌轴转动。因为不存在轴封，克服了因机械密封带来的染菌问题；此装置可用作各种类型的中、小型生物反应器及微生物发酵罐，并能方便地实现与多种类型的搅拌轴连接。具体而言，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.采用磁耦合传动的搅拌装置，罐体采用静密封，与外界完全隔离，不易染菌，有利于实现动、植物细胞及微生物的长时间的纯培养。
2.采用独特的搅拌轴固定架设计，内部无死角，十分容易实现内磁缸部位的彻底灭菌。
3.轴承安装方便，采用滑动轴承可解决轴承生锈问题。
4.维修方便，节省工时。
附图说明
图1为本发明生物反应器的结构示意图；
图2为本发明中传动装置的结构示意图；
图3为装有单向推力球轴承和滑动轴承的搅拌轴的结构示意图；
图4为装有2个滑动轴承的搅拌轴的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，磁耦合传动搅拌式生物反应器主要由电机轴1、外磁缸2、轴顶盖3、内磁缸4、内磁缸固定螺栓7、反应器上盖板8、搅拌轴9、轴承箱固定板11、进气管14、法兰15、玻璃外壁16、温度传感器插孔17、夹套18、拉杆19、出料管20和搅拌桨21构成。其中，需要强调的是，反应器上盖板8中央在搅拌轴9的周围应当留出一定的孔隙，且轴承箱固定板11与反应器上盖板8之间应留有一定的空隙，使灭菌时高压蒸汽能够通过孔隙进入轴顶盖3内，从而彻底杀灭杂菌。反应器上的其它接口装置(如排气管、接种管、补料管和取样管等)以及检测控制装置(如转速、pH、溶氧、温度等参数的检测及控制装置等)没有在图中示出。
图2为传动装置的结构图，主要由电机轴1、外磁缸2、轴顶盖3、内磁缸4、顶盖固定螺栓5、密封垫圈6、内磁缸固定螺栓7、反应器上盖板8和搅拌轴9构成。外磁缸2为一杯状结构，与电机轴1相连，悬空于轴顶盖3外侧，与内部的内磁缸4同轴；内磁缸4固定于搅拌轴9顶端。外磁缸2在电机带动下转动时就能够同时带动内磁缸4和搅拌轴9共同转动。轴顶盖3由非导磁的不锈钢材料制成，所以不会影响内、外磁缸间的磁耦合作用。外磁缸2定位时应注意不要跟轴顶盖3外壁以及平台接触，以免增大摩擦，降低传动效率，损耗设备。当外磁缸2与内磁缸4高度相等时，技术效果更好。
与轴连接的定位轴承可以有多种不同的形式，图3所示的是装有一个单向推力球轴承13和一个滑动轴承10的搅拌轴，图4所示的是装有2个滑动轴承10的搅拌轴。搅拌轴9和轴承箱12通过轴承箱固定板11固定到反应器上盖板8上，从而将内磁缸4定位，并能够方便的对搅拌轴和轴承进行维修更换，节省工时；而且所有轴承可采用聚四氟乙烯加工成的滑动轴承，能解决普通轴承生锈问题。
从上述说明可以看出，本发明的实质在于将磁力耦合传动装置用于生物反应器，因此，本发明所使用的反应器罐体，不局限于上述具体结构。

Claims (4)

1.一种生物反应器，包括罐体和传动装置，其特征在于：轴顶盖(3)固定在罐体的上盖板(8)上，并使罐体密封，其外面套有与电机轴(1)相连的杯状外磁缸(2)，与外磁缸(2)同轴设置的内磁缸(4)位于轴顶盖(3)内，外磁缸(2)、轴顶盖(3)和内磁缸(4)之间互不接触；搅拌轴(9)的一端与内磁缸(4)固定连接，另一端穿过上盖板(8)的中央孔置于罐体内，搅拌轴(9)与该中央孔之间留有空隙；搅拌轴(9)上设置的定位轴承置于轴承箱(12)内，轴承箱(12)通过轴承箱固定板(11)固定在上盖板(8)上，轴承箱固定板(11)与上盖板(8)之间留有空隙；外磁缸(2)和内磁缸(4)由永磁材料制成，其余部件均由非导磁材料制成。
2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于：所述内磁缸(4)和外磁缸(2)高度相等。
3.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其特征在于：所述定位轴承由一个单向推力球轴承(13)和一个滑动轴承(10)构成。
4.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其特征在于：所述定位轴承由二个滑动轴承(10)构成。
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