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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationsverdampfer mit einem
Heizbad, das einen nach oben offenen Heizbadbehälter mit einem Behälterrand
umfasst.
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Bei
einem Rotationsverdampfer handelt es sich um ein Laborgerät, das ein
Heizbad und einen in das Heizbad eintauchbaren Verdampferkolben
umfasst. Im Betrieb wird ein in dem Heizbad befindliches flüssiges Medium,
beispielsweise Wasser oder – für höhere Temperaturen – Öl, geheizt,
um damit den in das Heizbad eingetauchten Verdampferkolben zu erwärmen. Hierdurch
kann ein in dem Verdampferkolben enthaltenes Flüssigkeitsgemisch erwärmt werden,
so dass das jeweilige Destillat, insbesondere Lösungsmittel, verdampft wird.
Das verdampfte Destillat strömt
dann in einen Kühler
des Rotationsverdampfers, um dort zu kondensieren. Anschließend wird
das Kondensat in einem Auffangkolben gesammelt. Der im Verdampferkolben
zurückbleibende
Destillationsrückstand
kann weiter aufgearbeitet oder analysiert werden. Häufig ist
zusätzlich
eine Vakuumpumpe zur Erzeugung eines Vakuums in dem Verdampferkolben
und dem Kühler
vorgesehen, um die Siedetemperatur zu senken, wodurch die Destillation beschleunigt
und die Destillationsrate erhöht
werden kann.
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Darüber hinaus
umfasst ein Rotationsverdampfer einen Rotationsantrieb zum Drehen
des Verdampferkolbens in dem Heizbad. Durch die Rotation wird der
Verdampferkolben gleichmäßig beheizt und
an der beheizten Innenwand des Verdampferkolbens wird ein dünner, eine
große
Oberfläche
aufweisender Flüssigkeitsfilm
erzeugt, aus dem das Destillat schnell, effizient und schonend verdampft
werden kann.
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Das
Heizbad umfasst einen Heizbadbehälter,
insbesondere Heizbadtopf, der üblicherweise
in einer äußeren Behältereinheit
aufgenommen und zum Betrieb des Rotationsverdampfers mit dem vorgenannten
flüssigen
Medium, d. h. der Heizbadflüssigkeit,
gefüllt
ist. Nach dem Betrieb des Rotationsverdampfers muss die Heizbadflüssigkeit
wieder aus dem Heizbadbehälter
ausgegossen werden. Wird Wasser verwendet, kann das Wasser in ein
Ausgussbecken gegossen werden. Sofern Öl oder eine spezielle Heizbadflüssigkeit
verwendet wird, muss das Öl bzw.
die spezielle Heizbadflüssigkeit
in ein Sammelgefäß entsorgt
werden.
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Ein
herkömmlicher
Heizbadbehälter
besitzt ein aufnehmbares Volumen von mehreren Litern. Darüber hinaus
weisen herkömmliche
Heizbadbehälter
meist einen gleichmäßig umlaufenden
kreisrunden Behälterrand
auf, der üblicherweise
nach außen gebördelt ist
und die Umfangswand der äußeren Behältereinheit übergreift.
Ein schnelles und gleichzeitig gezieltes Ausgießen der Heizbadflüssigkeit
ist bei bekannten Heizbädern,
insbesondere mit Heizbadbehältern
mit einem derartigen Behälterrand,
in der Regel, insbesondere für
Ungeübte,
kaum möglich. Ferner
kommt es häufig
vor, dass ein Teil der Heizbadflüssigkeit
beim Ausgießen
an der Außenseite des
Heizbads, insbesondere der vorgenannten äußeren Behältereinheit, herabläuft, wodurch
diese zumindest verschmutzt, gegebenenfalls beschädigt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ausgießen der Heizbadflüssigkeit
aus dem Heizbad eines Rotationsverdampfers zu erleichtern, insbesondere
ein schnelles und zugleich zielgenaues Ausgießen der Heizbadflüssigkeit
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Rotationsverdampfer mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst,
und insbesondere dadurch, dass der Behälterrand des Heizbadbehälters einen
ersten Umfangsabschnitt und einen zweiten Umfangsabschnitt umfasst, wobei
der Behälterrand
in dem zweiten Umfangsabschnitt eine integrierte Ausgießhilfe aufweist.
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Grundsätzlich könnte daran
gedacht werden, einen Trichter zu verwenden, um ein schnelles und zielgenaues
Ausgießen
der Heizbadflüssigkeit
aus dem Heizbad zu ermöglichen.
Darüber
hinaus könnte auch
in Erwägung
gezogen werden, einen an dem Behälterrand
des Heizbadbehälters
lösbar
anbringbaren, separaten Ausgießansatz
zu verwenden. Erfindungsgemäß wurde
jedoch erkannt, dass anstelle der Verwendung eines separaten Hilfsmittels,
welches ggf. verlegt wird oder verloren geht, durch eine Modifikation
des Behälterrands
selbst das Ausgießen der
Heizbadflüssigkeit
erleichtert werden kann. Hierzu ist die Ausgießhilfe in dem zweiten Umfangsabschnitt
in den Behälterrand
integriert. Die integrierte Ausgießhilfe kann weder verlegt werden
noch verloren gehen.
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Der
Behälterrand
kann insbesondere umlaufend nach außen gebördelt sein. Überraschenderweise
kann die Bördelung,
die sich bei aus dem Stand der Technik bekannten Heizbädern für das Ausgießen der
Heizbadflüssigkeit
stets als nachteilig erwiesen hat, beibehalten werden. Es muss lediglich dafür gesorgt
werden, dass die Bördelung
in dem zweiten Umfangsabschnitt, der die integrierte Ausgießhilfe aufweist,
von der Bördelung
in dem ersten Umfangsabschnitt verschieden ist. Es hat sich herausgestellt,
dass bereits hierdurch die Breite des Ausgießstrahls an dem Behälterrand
beim Ausgießen
auf den zweiten Umfangsabschnitt begrenzt werden kann, da die Heizbadflüssigkeit
in Richtung des eine Ungleichmäßigkeit
im Behälterrand
bildenden zweiten Umfangsabschnitts drängt.
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Es
hat sich als günstig
erwiesen, wenn der Behälterrand
in dem ersten Umfangsabschnitt einen nach unten hin gebogenen Wulstrand
und in dem zweiten Umfangsabschnitt einen im Vergleich zu dem Wulstrand
geringer gebogenen Schüttrand
umfasst, wobei die Ausgießhilfe
den Schüttrand
umfasst. Die Biegung kann ein- oder mehrfach abgewinkelt, insbesondere
bogenförmig
abgewinkelt, ausgebildet sein. Die Biegung kann als eine Krümmung, Abwinklung
oder Kröpfung
ausgebildet sein. Durch die geringere Biegung des letztlich in einer
Abrisskante endenden Behälterrands
im Bereich des Schüttrands
kann die Heizbadflüssigkeit
beim Ausgießen
kontrollierter zu der Abrisskante geführt werden, so dass der Ausgießstrahl
besonders gut vom Behälterrand
abreißen
kann, wodurch ein besonders zielgenaues und nachtropffreies Ausgießen ermöglicht wird.
Unter der Biegung wird insbesondere die Biegung gegenüber einer
Erstreckung, Steigung oder Neigung einer Heizbadbehälterwandung
verstanden.
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Bevorzugt
umfasst der Behälterrand
einen insbesondere umlaufenden äußeren Endabschnitt, der
im Bereich des Schüttrands
flacher ausgebildet ist als im Bereich des Wulstrands. Unter dem
Begriff ”flacher” ist dabei
eine geringere Neigung gegenüber der
Horizontalen bei auf waagrechter Fläche aufgestelltem Heizbad und/oder
eine geringere Neigung gegenüber
einer senkrecht zu einer Heizbadbehälterachse verlaufenden Ebene
zu verstehen. Unter einer Neigung wird in der vorliegenden Anmeldung auch
eine Neigung von 0° verstanden.
Ein voller oder zumindest gut gefüllter Heizbadbehälter ist
in der Anfangsphase des Ausgießens
der Heizbadflüssigkeit besonders
schwer zielgenau ausgießbar,
da bereits durch eine lediglich geringe Neigungsänderung des Heizbadbehälters die
Breite des Ausgießstrahls
stark zunimmt. Die flachere Ausbildung des äußeren Endabschnitts im Bereich
des Schüttrands
schafft eine für
diesen Fall besonders vorteilhafte Geometrie.
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Insbesondere
ist der vorgenannte äußere Endabschnitt
im Bereich des Wulstrands unter einem Winkel von zwischen 15 und
75°, bevorzugt
30 und 60°,
gegen die Horizontale schräg
nach unten und nach außen
gerichtet und/oder ragt im Bereich des Schüttrands – gegebenenfalls mit Ausnahme
des Bereichs einer nachstehend noch näher erläuterten Ausgießkerbe – unter
einem Winkel von zwischen –30
und +30°,
bevorzugt –15
und +15°,
gegen die Horizontale, insbesondere zumindest im Wesentlichen horizontal,
nach außen.
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Nach
einer Ausbildung der Erfindung weist der Behälterrand einen insbesondere
umlaufenden, schräg
nach oben und nach außen
gerichteten Innenabschnitt auf, der nach außen hin in den äußeren Endabschnitt übergeht.
Bevorzugt weist der Innenabschnitt im Bereich des Wulstrands und
im Bereich des Schüttrands – gegebenenfalls
mit Ausnahme des Bereichs einer nachstehend noch näher erläuterten Ausgießkerbe – dieselbe
Steigung gegenüber
der vorgenannten senkrecht zu einer Heizbadbehälterachse verlaufenden Ebene
auf. Insbesondere ist der Wulstrand an dem vorgenannten Übergang
stärker abgewinkelt
als der Schüttrand.
Durch den Innenabschnitt kann ein abgestufter und damit sachter
Steigungs- oder
Neigungsübergang
von der vorgenannten Heizbadbehälterwandung
zu dem äußeren Endabschnitt
erreicht werden, so dass beim Ausgießen die Heizbadflüssigkeit
der vorgenannten Abrisskante besonders kontrolliert zugeführt werden
kann.
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Vorzugsweise
weist der erste Umfangsabschnitt eine Umfangslänge von zwischen 230 und 350°, bevorzugt
260 und 320°,
und/oder der zweite Umfangsabschnitt eine Umfangslänge von
zwischen 10 und 130°,
bevorzugt 40 und 100°,
auf. Hierdurch werden ein besonders breiter Aus gießstrahl
und damit auch ein besonders schnelles Ausgießen der Heizbadflüssigkeit
ermöglicht.
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Der
insbesondere ringförmige
Behälterrand kann
in dem ersten Umfangsabschnitt eine geringere radiale Breite aufweisen
als in dem zweiten Umfangsabschnitt. Insbesondere ist diese Breite
bei dem vorgenannten Schüttrand
größer als
bei dem vorgenannten Wulstrand. Durch die größere radiale Breite im Bereich
des Schüttrands
kann das Ausgießen
der Heizbadflüssigkeit
besser kontrolliert werden.
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Nach
einer anderen Ausbildung der Erfindung umfasst die Ausgießhilfe eine
Ausgießkerbe oder
muldenförmige
Ausgießrinne,
wobei bevorzugt die Ausgießkerbe
einen gerundeten Kerbengrund aufweist. Hierdurch kann ein besonders
zielgenaues Ausgießen
der Heizbadflüssigkeit,
insbesondere bei niedrigem Füllstand,
gewährleistet
werden.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn der vorgenannte Schüttrand insbesondere mittig
mit der Ausgießkerbe
versehen ist. Der Schüttrand
kann eine große
Umfangslänge
aufweisen, so dass beim Ausgießen
ein breiter kontrollierbarer Ausgießstrahl möglich ist. Durch die zusätzliche
Ausgießkerbe kann
die Zielgenauigkeit weiter erhöht
werden. Insbesondere kann ein schnelles Verengen des Ausgießstrahls
nach dem Ablösen
von dem Schüttrand und/oder
eine Zentrierung des Ausgießstrahls
stattfinden. Darüber
hinaus kann die Ausgießkerbe
als optische Zielhilfe für
eine Bedienperson dienen.
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Vorzugsweise
geht die Ausgießkerbe
in beiden Umfangsrichtungen gerundet und/oder stetig in einem ausgießkerbenfreien
Teil des Behälterrands, insbesondere
des vorgenannten Schüttrands, über. Hierdurch
kann die Zielgenauigkeit weiter erhöht werden.
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Bevorzugt
ragt der vorgenannte äußere Endabschnitt
im Bereich der Ausgießkerbe
und im Bereich eines ausgießkerbenfreien
Teils des vorgenannten Schüttrands
unter demselben Winkel, insbesondere 0°, gegen die Horizontale nach
außen.
Hierdurch kann das Ausgießen
der Heizbadflüssigkeit weiter
vereinfacht werden.
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Bevorzugt
ist der Heizbadbehälter
einstückig ausgebildet.
Insbesondere ist der Behälterrand,
und damit insbesondere der zweite Umfangsabschnitt, mit der vorgenannten
Heizbadbehälterwandung
und einem Heizbadbehälterboden
einstückig
ausgebildet. Der Heizbadbehälter
kann durch Umformung aus einem Blech oder durch Spritzen aus einem
Kunststoff hergestellt sein.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind auch in den Unteransprüchen, der Figurenbeschreibung
und der Zeichnung angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Rotationsverdampfers,
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2 ein
Heizbad des Rotationsverdampfers aus 1 mit einem
Heizbadbehälter,
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3 verschiedene perspektivische Ansichten
des Heizbadbehälters
aus 2, und
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4 Schnittansichten des Heizbadbehälters aus 3.
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Der
in 1 dargestellte Rotationsverdampfer 11 umfasst
einen Rotationsantrieb 13 für einen nicht dargestellten,
als Rundkolben, V-Kolben oder dergleichen aus gebildeten Verdampferkolben,
der in einem nur in 2 dargestellten Heizbad erwärmt werden
kann, um aus einem darin befindlichen Flüssigkeitsgemisch ein Destillat
zu verdampfen. Das verdampfte Destillat gelangt dann über eine
durch den Rotationsantrieb 13 hindurchgeführte Dampfdurchführung 15,
von der in 1 lediglich ein schräg nach unten
aus dem Rotationsantrieb 13 herausstehender Schliffkern
erkennbar ist, in einen Kühler 17,
um dort zu kondensieren. Das kondensierte Destillat wird dann in
einem Auffangkolben 19 gesammelt.
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An
dem Kühler 17 ist
ein Vakuumanschluss 21 vorgesehen, um an den Kühler 17 und
den Verdampferkolben ein durch eine Vakuumpumpe erzeugtes Vakuum
anzulegen, wodurch die Siedetemperatur für das Destillat gesenkt werden
kann. Außerdem
umfasst der Rotationsverdampfer 11 einen Lift 23,
der den Rotationsantrieb 13 trägt und diesen in vertikaler
Richtung verfahren kann, um den Verdampferkolben in das Heizbad
abzusenken oder aus diesem anzuheben. Darüber hinaus umfasst der Rotationsverdampfer 1 eine
Bedieneinheit 25 zur Steuerung des Heizbades, des Rotationsantriebs 13,
der Vakuumpumpe und des Lifts 23.
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Gemäß 2 umfasst
das Heizbad 27 eine äußere Behältereinheit 29 und
einen in der äußern Behältereinheit 29 aufgenommenen,
nach oben offenen Heizbadbehälter
oder Heizbadtopf 31, der mit einer Heizbadflüssigkeit
befüllbar
ist. An der Außenseite
der äußeren Behältereinheit 29 sind
an zwei einander diametral gegenüberliegenden
Seiten zwei Griffe 33 vorgesehen, an denen das Heizbad 27 gefasst werden
kann. Hierdurch kann das Heizbad 27 angehoben und geneigt
werden, um die in dem Heizbadbehälter 31 befindliche
Heizbadflüssigkeit
auszugießen.
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Der
Heizbadbehälter 31 ist
in 3 näher dargestellt. Der Heizbadbehälter 31 umfasst
einen kreisrunden Behälterboden 35 und
eine im Wesentlichen zylindrische Behälterwandung 37, die
nach oben in einen kreisringförmigen
Behälterrand 39 übergeht
bzw. in diesem endet. Behälterboden 35, Behälterwandung 37 und
Behälterrand 39 sind
einstückig
ausgebildet. Der Behälterrand 39 ist
um eine Längsachse
des Heizbadbehälters 31 vollständig umlaufend
nach außen
gebördelt
bzw. gebogen oder gewinkelt und übergreift
dabei die Umfangswand der äußeren Behältereinheit 29.
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Der
Behälterrand 39 ist
in zwei Umfangsabschnitte 41 und 43 eingeteilt.
In dem ersten Umfangsabschnitt 41 ist der Behälterrand 39 als
ein Wulstrand 51 und in dem zweiten Umfangsabschnitt als
ein Schüttrand 53 ausgebildet,
wobei der Schüttrand 53 als
eine Ausgießhilfe
oder Ausgießerleichterung
ausgelegt ist und daher zum Ausgießen der in dem Heizbadbehälter 31 befindlichen
Heizbadflüssigkeit
dient. Die Ausgießhilfe
ist somit in den Behälterrand 39 integriert
bzw. Teil des Behälterrands 39.
Der Wulstrand 51 erstreckt sich über eine Umfangslänge von ca.
290°, der
Schüttrand 53 über eine
Umfangslänge von
ca. 70°.
Durch die relativ große
Umfangslänge des
Schüttrands 53 kann
auch ein voller Heizbadbehälter 31 schnell
und zielgenau ausgegossen werden.
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Der
Schüttrand 53 ist
in etwa mittig mit einer Ausgießkerbe 45 versehen.
Die Ausgießkerbe 45 weist
einen gerundeten Kerbengrund auf und geht in beiden Umfangsrichtungen
gerundet in den ausgießkerbenfreien
Teil des Schüttrands 53 über. Die
Ausgießkerbe 45 wirkt
beim schnellen und zielgenauen Ausgießen eines vollen Heizbadbehälters 31 in
der Anfangsphase unterstützend
und dient dazu, auch in der Endphase, wenn sich nur noch wenig Heizbadflüssigkeit
in dem Heizbadbehälter 31 befindet
und der Ausgießstrahl
nur noch sehr schmal ist, ein zielgenaues Ausgießen zu gewährleisten.
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Zur
weiteren Ausbildung des Wulstrands 51 und des Schüttrands 53 wird
auf 4 verwiesen. 4a zeigt
eine Schnittansicht des Heizbadbehälters 31 im Bereich
des Wulstrandes 51, 4b im Bereich
des Schüttrandes 53 und 4c im
Bereich der Ausgießkerbe 45,
wobei in den Schnittansichten jeweils nur eine Hälfte des Heizbadbehälters 31 dargestellt
ist.
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Die
Behälterwandung 37 erstreckt
sich in den Schnittansichten gemäß 4 von dem ebenen Behälterboden 35 geringfügig bauchig,
im Wesentlichen jedoch senkrecht nach oben. Der Behälterrand 39 umfasst
einen umlaufenden Innenabschnitt 47 und einen umlaufenden äußeren Endabschnitt 49, wobei
der Übergang
zwischen dem Innenabschnitt 47 und dem äußeren Endabschnitt 49 bogenförmig ausgebildet
ist.
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Der
Innenabschnitt 47 ist schräg nach oben und außen gerichtet
und damit kegelförmig
bzw. konisch ausgebildet. Die Steigung bzw. Neigung des Innenabschnitts 47 gegenüber der
Horizontalen bzw. gegenüber
der Behälterbodenebene
ist im Bereich des Wulstrands 51 und im Bereich des Schüttrands 53 – mit Ausnahme
des Bereichs der Ausgießkerbe 45 – identisch.
Im Bereich der Ausgießkerbe 45 ist die
Steigung geringer.
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Der äußere Endabschnitt 49 ist
im Bereich des Wulstrands 51 unter einem Winkel von ca.
45° nach
außen
und nach unten hin gebogen. Insgesamt nimmt der Behälterrand 39 im
Bereich des Wulstrands 51 daher eine spitzdachartige Form
an. Im Bereich des Schüttrands 53 ragt
der äußere Endabschnitt 49 horizontal
bzw. parallel zur Behälterbodenebene
nach außen,
d. h. der äußere Endabschnitt 49 ist
im Bereich des Schüttrands 53 flacher
ausgebildet als im Bereich des Wulstrands 51. Anschau lich formuliert
ist der Schüttrand 53 gegenüber dem Wulstrand 51 nach
oben aufgebogen.
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Die
Steigung bzw. Neigung des äußeren Endabschnitts 49 ist über den
gesamten Schüttrand 53 hinweg
dieselbe, d. h. sowohl im ausgießkerbenfreien Teil als auch
im Bereich der Ausgießkerbe 45 ist der
Schüttrand 53 unter
einem Winkel von 0° gegen die
Horizontale nach außen
gerichtet. Die radiale Breite a des Behälterrands 39 ist im
Bereich des Schüttrands 53 größer als
im Bereich des Wulstrands 51.
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Grundsätzlich ist
es auch möglich,
dass mehrere Schüttränder, beispielsweise
zwei einander diametral gegenüberliegende
Schüttränder, und
damit auch mehrere dazwischenliegende Wulstränder, vorgesehen sind.
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Der
vorstehend beschriebene Heizbadbehälter ermöglicht durch die spezielle
Ausbildung des Behälterrands über den
gesamten Ausgießvorgang
hinweg und unabhängig
von dem jeweiligen Füllstand ein
schnelles und zugleich zielgenaues Ausgießen der Heizbadflüssigkeit
aus dem Heizbad.
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- 11
- Rotationsverdampfer
- 13
- Rotationsantrieb
- 15
- Dampfdurchführung
- 17
- Kühler
- 19
- Auffangkolben
- 21
- Vakuumanschluss
- 23
- Lift
- 25
- Bedieneinheit
- 27
- Heizbad
- 29
- äußere Behältereinheit
- 31
- Heizbadbehälter
- 33
- Griff
- 35
- Behälterboden
- 37
- Behälterwandung
- 39
- Behälterrand
- 41
- erster
Umfangsabschnitt
- 43
- zweiter
Umfangsabschnitt
- 45
- Ausgießkerbe
- 47
- Innenabschnitt
- 49
- äußerer Endabschnitt
- 51
- Wulstrand
- 53
- Schüttrand
- a
- radiale
Breite