CS265472B1 - Laboratory fermentor - Google Patents

Description

(57) Řešení se týká laboratorních fermentorů s pohonem pro míchadlo kultivační nádoby, umístěné v autoklávu. Laboratorní fermentor je tvořen kultivační nádobou tvořenou pláštěm a Čelními plochami a uvnitř kultivační nádoby je umístěno rotační míchadlo, které je upevněno na společné hřídeli s rotorem krokového motoru. Vně kultivační nádoby je uložen stator, který je připojen k napájecí jednotce. Na statoru jsou umístěny elektromagnety, s pólovými nástavci uspořádanými zrcadlově k pólovým nástavcům magnetů, uloženými na rotoru. Pólové nástavce magnetů jsou uspořádány do kruhu a čelně orientovány.

CS 265 472 B1

Obr. 1

Vynález se týká laboratorního fermentoru, který se sterilizuje tlakovou parou v autoklávu. U stávajících fermentorů se pro homogenizaci a distribuci plynů v médiu používají míchadla, zpravidla rotačního typu.

Při konstrukci pohonu těchto rotačních míchadel u laboratorních fermentorů je třeba současně zajistit spolehlivý přenos otáček motoru z nesterilního prostředí do vnitřního prostoru kultivační nádoby, odolnost vůči vysoké teplotě vznikající při sterilizaci nádoby a také odolnost proti chemickým vlivům za současného použití materiálů, které v podmínkách kultivace neuvolňují chemikálie, způsobující inhibici kultivovaných mikroorganismů.

Jeden ze známých způsobů částečně řešících uvedené požadavky využívá motorového pohonu, jehož výstupní hřídel prochází dnem, nebo víkem kultivační nádoby a autoklávu. Tato hřídel musí být spolehlivě utěsněna, což se zpravidla provádí mechanickou ucpávkou. Ucpávky vystavené při sterilizaci vysokým teplotám a chemickým vlivům však mají omezenou životnost, která je zdrojem častých poruch.

Dále je znám pohon, používající к přenosu točivé síly magnetické spojky. Stejnosměrný motor je spojen zpravidla přes převody pro redukci otáček s jednou částí magnetické spojky, jejíž druhá část s upevněným míchadlem je uložena uvnitř kultivační nádoby.

Nedostatky tohoto pohonu jsou dány zvýšenými nároky motoru na prostor, přičemž je nutná úprava na výstupní hřídeli. Používá se různých převodů například klínových, zubových, apod.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje laboratorní fermentor podle vynálezu, který obsahuje kultivační nádobu, tvořenou pláštěm, zpravidla válcovým a dvěma čelními plochami. Ty jsou tvořény alespoň částečně z paramagnetického a elektricky nevodivého materiálu. Dále obsahuje rotační míchadlo. Podstatu vynálezu tvoří u čelní plochy rotor krokového motoru, spojený s míchadlem a opatřený čelně orientovanými a do kruhu uspořádanými pólovými nástavci magnetů. Stator krokového motoru je uložen vně kultivační nádoby a je opatřený elektromagnety, jejichž pólové nástavce jsou uspořádány zrcadlově к pólovým nástavcům magnetů rotoru.

Výhody laboratorního fermentoru podle vynálezu spočívají v tom, že umožňuje míchání média během sterilizace parou v autoklávu, což je umožněno malými rozměry pohonu a jeho konstrukčním provedením z materiálů odolných vůči prostředí o teplotě do 130 °C a tlaku páry 0,2 MPa. Další výhodou je možnost regulace otáček bez zpřevodování, od nuly, pouze změnou frekvence statorových impulzů. Z jednoduché konstrukce motoru plyne menší poruchovost a při napájecím napětí do 24 V i bezpečný provoz. Krokový motor lze kompletovat pouhým přiložením statoru na čelní plochu kultivační nádoby s vestavěným rotorem. Může pracovat i ve výbušném prostředí.

V obrazové příloze je na obr. 1 znázorněn příklad konkrétního provedení laboratorního fermentoru podle vynálezu, na obr. 2 příklad uspořádání statoru a rotoru pohonné jednotky rotačního míchadla a na obr. 3 blokové schéma napájecí jednotky včetně připojení ke statoru krokového motoru.

Laboratorní fermentor je tvořen kultivační nádobou £ umístěnou v autoklávu £. Kultivační nádoba £ se skládá z pláště £, uzavřeného po obou stranách čelními plochami £ a uvnitř je umístěno rotační míchadlo £, které je upevněno na společné hřídeli 4. s rotorem £ krokového motoru. Vně kultivační nádoby, pod čelní plochou £, je uložen stator £, který je pomocí elektrického kabelu 11 připojen к napájecí jednotce 12. Na statoru 7 jsou umístěny elektromagnety 10 s pólovými nástavci a na rotoru £_rmagnety £ s pólovými nástavci. Napájecí jednotka 12 je tvořena generátorem impulzů, který obsahuje usměrňovač 17, oscilátor £3, fázovací a spouštěcí obvod 14 a dva bistabilní klopné obvody £5. Jeden bistabilní klopný obvod 15 s výkonovými spínači £6, zapojenými do obvodů vinutí elektromagnetů 10 statoru 1_ tvoří vždy jeden ze dvou napájecích okruhů.

Řešení podle vynálezu vychází z principu krokových motorů v kombinaci s rotorem £ osazeným magnety £. Z generátoru impulsů jsou v přesné časové posloupnosti vysílány statorové impulsy. První statorový impuls vytvoří v elektromagnetech 10 prvního okruhu magnetické pole, které pootočí rotorem £ o vzdálenost rovnou polovině šířky £. V době trvání prvního statorového impulsu je do vinutí elektromagnetů 10 druhého okruhu vyslán statorový impuls, který způsobí dotočení rotoru £ o celou šířku magnetu £. Pak následuje první statorový impuls, který v elektromagnetech 10 prvního okruhu změní orientaci jejich magnetických polí, která v součinnosti s magnetickými póly magnetů £ způsobí další pootočení rotoru £. Druhý statorový impuls opačného smyslu pak cyklus otáčení uzavírá. Vysláním čtyř ipulsů se tak rotor £ posune vůči statoru £ o vzdálenost přibližně rovnou dvojnásobku šířky magnetu £. Rychlost otáčení rotoru £ se reguluje změnou frekvence statorových impulsů a smysl otáčení rotoru £ se řídí změnou jejich fáze. ·

Elektromagnety 10 statoru £ jsou v konkrétním případě tvořeny elektromagnety s jedním funkčním pólovým nástavcem. Pak jsou elektromagnety 10 jednotlivých okruhů rozděleny do dvojic, spojených vinutím, tak, aby jejich pólové nástavce byly vždy opačně magneticky orientovány.

Jádra elektromagnetů 10 jsou složena z transformátorových plechů, které omezí ztráty vířivými proudy při vyšších otáčkách motoru.

Elektromagnety statoru £ mohou být rozděleny do více než dvou okruhů.

Magnety 9 rotoru £ mohou být vytvořeny jako elektromagnety, nebo jako permanentní magnety.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Laboratorní fermentor obsahující kultivační nádobu tvořenou pláštěm a dvěma čelními plochami, z nichž nejméně jedna je vytvořena alespoň částečně z paramagnetického a elektricky nevodivého materiálu a dále obsahující rotační míchadlo, se vyznačuje tím, že rotační míchadlo (13) je spojené s rotorem (8), krokového motoru (4), přičemž rotor (8) s čelně orientovanými a do kruhu uspořádanými pólovými nástavci magnetů (9) je umístěn u čelní plochy (5), kultivační nádoby (2), přičemž stator (7) opatřený elektromagnety (10) s pólovými nástavci uspořádanými zrcadlově к pólovým nástavcům magnetů (9) rotoru (8) je uložen vně kultivační nádoby (2).