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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet einer Rührvorrichtung, die Rührflügel besitzt, zur Verwendung in einer Mischvorrichtung, und genauer auf eine Rührvorrichtung mit einem zusammenfaltbaren Rührflügel insbesondere zur Verwendung in einem wegwerfbaren Mischbehälter bzw. Mischkessel.
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Hintergrund der Erfindung
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Mischtanks bzw. -behälter mit rotierenden Rührvorrichtungen werden typischerweise verwendet, um chemische Verbindungen zu vermischen. Häufig erfordern die Inhaltsstoffe, die in den Rührtanks vermischt werden, eine sterile Umgebung vor einer Verwendung und/oder während einer Verwendung, wie beispielsweise wenn Inhaltsstoffe vermischt werden, um ein pharmazeutisches Produkt herzustellen. Um eine derartige sterile Umgebung zur Verfügung zu stellen, müssen Mischkessel konstruiert werden, um Verunreinigungen daran zu hindern, in den Kessel bzw. in das Behältnis während des gesamten Chargenverfahrens einzutreten, beinhaltend ein Befüllen des Kessels bzw. Behälters, Mischen der Inhaltsstoffe und Entleeren des Kessels.
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Kürzlich wurden sterile Mischtanks entwickelt, welche einen flexiblen Behälter bzw. Kessel allgemein in der Form eines Kunststoff- bzw. Plastikbeutels als den Mischbehälter verwenden. Der flexible Kessel kann in einer sterilen Umgebung konstruiert bzw. gebaut werden und vor einer Verwendung abgedichtet werden. Flexible Kessel können auch in einer nicht sterilen Herstellungsumgebung, wie sauberen bzw. Reinräumen vor einer Sterilisierung durch Gammabestrahlung konstruiert, zusammengebaut und abgedichtet werden. Derartige Systeme, welche einen Tanksupport beinhalten, um die Integrität des flexiblen Behälters aufrecht zu erhalten, wenn er befüllt wird, werden allgemein nach einer Verwendung weggeworfen bzw. entsorgt, um das Erfordernis für ein Reinigen zu vermeiden, um in dem Kessel schnell eine sterile Umgebung zwischen Verwendungen neuerlich aufzubauen und die Möglichkeit einer Querverunreinigung zu eliminieren.
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Um ein Beibehalten einer sterilen Umgebung zu unterstützen, wurden wegwerfbare Mischkessel hergestellt, wobei die Rührvorrichtung in dem abgedichteten Kessel enthalten ist, wenn dieser ausgeliefert bzw. transportiert wird. In diesen Mischkesseln ist die Rührvorrichtung in dem Kessel vor einem Abdichten und einer nachfolgenden Sterilisierung durch Gammastrahlung angeordnet, um das Potential eines Verletzens bzw. Brechens der sterilen Umgebung zu minimieren. Um weiter die Chance einer Verletzung der sterilen Umgebung in dem Mischkessel zu reduzieren, wenden diese Mischkessel häufig magnetische Antriebsmittel für ein Antreiben der Rührflügel an, wodurch das Erfordernis für eine physische Verbindung durch die Behälter- bzw. Kesselwand vermieden wird.
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Beispiele von wegwerfbaren Mischkesseln mit im Inneren montierten bzw. angeordneten Rührflügeln beinhalten
U.S. Patent-Publikation Nr. 2005/0272146 ,
2006/0131765 ,
2005/0117449 ,
2007/0252290 und
2006/0092761 . Jede dieser Literaturstellen beschreibt einen Mischkessel, der für eine einzige oder eine limitierte Verwendung mit einer im Inneren angeordneten Rührvorrichtung ausgebildet ist, beinhaltend Rührflügel, welche durch kooperierende bzw. zusammenwirkende Antriebselemente angetrieben werden, die mit einem Antriebsmittel assoziiert sind.
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Die Rührvorrichtung des Standes der Technik verwendet jedoch allgemein Rührflügel, welche in einer feststehenden Beziehung zu der Struktur ausgebildet sind, auf welcher sie ruhen bzw. sich befinden. Als solches ist das minimale Volumen, auf welches ein Mischkessel, enthaltend die Rührvorrichtung, für eine Lieferung und Lagerung heruntergefaltet werden kann, durch das Volumen des Raums begrenzt, welches durch die Rührvorrichtung mit feststehenden Rührflügeln eingenommen wird. Zusätzlich sind feststehende Rührflügel dafür bekannt, daß sie eine Beschädigung an dem Material von wegwerfbaren flexiblen Mischkesseln aufgrund eines hohen Kontaktdrucks über die kleine Kontaktfläche der Rührflügel bewirken, wenn der flexible Mischkessel mit der Rührvorrichtung, die darin voreingepaßt ist, verpackt, geliefert bzw. transportiert und/oder gelagert wird.
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Die Druckschrift
US 4,083,653 A offenbart ferner eine Rührvorrichtung mit einer kreisförmigen Drehscheibe, die an einer Drehachse befestigt ist. An der Drehscheibe sind Rührflügel befestigt, die mittels der Zentrifugalkraft, die auftritt, wenn sich die Rührvorrichtung in Rotation befindet, nach außen verschwenkt werden.
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Die Druckschrift
DE 197 49 223 A1 offenbart eine Rührwerksvorrichtung mit einem Behälter und einem Rührwerk. Das Rührwerk weist eine Vielzahl von Rührwerksblättern auf, die in Betriebsstellung quer zur Wellenachse einer Rührwerkswelle ausgerichtet sind. Die Rührwerksblätter sind gelenkig mit der Rührwerkswelle verbunden, so dass sie in einer Entnahmestellung, in der das Rührwerk aus dem Behälter entnommen werden kann, koaxial zur Wellenachse der Rührwerkswelle ausgerichtet sind. Um die Rührwerksblätter zu verschwenken, weist die Rührwerksvorrichtung eine Betätigungseinrichtung mit einem manuellen oder maschinellen Antrieb auf.
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Es ist daher ein Gegenstand bzw. Ziel der Erfindung, eine platzsparende Rührvorrichtung für einen Mischkessel zur Verfügung zu stellen, um in der Verpackung, Lieferung und Lagerung der Rührvorrichtung alleine oder voreingepasst in einen flexiblen Mischkessel, wie einem wegwerfbaren Mischkessel, eine einzige Verwendung zu unterstützen.
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Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine Rührvorrichtung für einen flexiblen Mischkessel zur Verfügung zu stellen, wo es weniger wahrscheinlich ist, dass der Rührflügel den Mischkessel beschädigt, wenn die Rührvorrichtung in Kontakt mit dem Material des Mischkessels gelangt.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Rührvorrichtung für einen flexiblen Mischkessel mit größeren Rippen zur Verfügung zu stellen, um die Mischeffizienz zu erhöhen oder das Mischen von viskosen Materialien ohne Vergrößern der Größe des flexiblen Mischkessels für ein Verpacken, Liefern und/oder Lagern zu erlauben.
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Es ist noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Rührvorrichtung für einen Mischkessel zur Verfügung zu stellen, welche schnell und einfach für ein Mischen funktionell gemacht bzw. zum Einsatz gebracht werden kann, ohne die sterile Umgebung eines Mischkessels, enthaltend die Rührvorrichtung, zu verletzen bzw. zu beschädigen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese und andere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, welche auf eine Rührvorrichtung für einen Mischkessel gerichtet ist, umfassend wenigstens ein rotierendes Glied und einen oder mehrere Rührflügel, der bzw. die mit dem rotierenden Glied gekoppelt ist bzw. sind, wobei wenigstens einer der Rührflügel derart zusammenfaltbar ist, dass der zusammenfaltbare Rührflügel von einer zusammengefalteten Ausrichtung zu einer entfalteten Ausrichtung relativ zu dem bzw. in Bezug auf das rotierende Glied bewegbar ist, und wobei der zusammenfaltbare Führflügel durch einen Fluiddruck, der auf eine Innenoberfläche des zusammenfaltbaren Rührflügels wirkt, wenn der Mischkessel mit einem zu mischenden Fluid befüllt ist und das rotierende Glied sich dreht, entfaltbar ist. In der zusammengefalteten Ausrichtung kann der Rührflügel in weniger als seiner vollständig ausgefalteten Ausrichtung verbleiben und am bevorzugtesten im wesentlichen in einer Ebene mit anderen Rührflügeln und dem rotierenden Glied. Dies minimiert das Volumen der Rührvorrichtung, um bei der Verpackung, Lieferung und Lagerung eines leeren Mischkessels, enthaltend die Rührvorrichtung, zu unterstützen bzw. zu helfen.
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Der zusammenfaltbare Rührflügel ist bzw. wird automatisch entfaltet, nachdem der Mischkessel ge- bzw. befüllt ist, wenn die Rührvorrichtung durch ein Antriebsmittel gedreht wird. In einer bevorzugten Ausbildung erzeugt eine Drehung der Rührvorrichtung nach einem Befüllen des Mischkessels eine Kraft gegen die zusammengefalteten Rührflügel, was die Rührflügel veranlasst, dass sie in ihre entfaltete Ausrichtung gedrückt werden. Um beim Erzielen dieser automatischen Entfaltung zu unterstützen, ist die Verwendung von geneigten bzw. verjüngten Rührflügelenden, welche die Inhalte bzw. Inhaltsstoffe zu dem Inneren des Rührflügels richten, am meisten bevorzugt. Kanäle, welche Fluidkräfte gegen das Innere des Rührflügels richten, können ebenfalls in das rotierende Glied inkorporiert sein bzw. werden, um die Rührflügel zu entfalten. Andere denkbare Mittel zum Unterstützen einer Entfaltung bzw. eines Einsatzes können ebenfalls verwendet werden, wie hydrodynamische Folien oder Oberflächen ähnlich zu ”Flügeln”. Die Kraft, die durch die Inhalte bzw. Inhaltsstoffe des Mischkessels der Inhalte des Mischkessels generiert bzw. erzeugt wird, wirkt weiterhin dazu, um die Rührflügel in der entfalteten Ausrichtung zu halten, unabhängig davon, ob die Rührvorrichtung einen Einfang- oder Verriegelungsmechanismus beinhaltet. Alternativ kann eine Feder oder ein anderer Mechanismus verwendet werden, um die Rührflügel in die entfaltete Ausrichtung bzw. Orientierung zu bewegen.
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In der bevorzugten Ausbildung umfasst bzw. umfassen der eine oder die mehreren zusammenfaltbare(n) Rührflügel ein beschränkendes bzw. Begrenzungsglied, welches die Bewegung des Rührflügels zu der voll entfalteten Ausrichtung begrenzt. In diesem Hinblick wird, wie dies durch einen Fachmann verstanden werden wird, ein Rührflügel für einen Mischkessel mit einem maximalen feststehenden Winkel von nicht mehr als 90 Grad am besten wirken, wobei jedoch die Erfindung nicht durch den Winkel des Rührflügels in seiner vollständig entfalteten Ausrichtung beschränkt ist.
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Das beschränkende Glied kann jede Form einnehmen, wobei es jedoch vorzugsweise eine flexible oder gefaltete Tafel bzw. Platte, ein Streifen, Band, Strang oder dgl. ist, welche(r)(s) sowohl das rotierende Glied als auch den zusammenfaltbaren Rührflügel ergreift, um die Bewegung des Rührflügels zu einer vollständig entfalteten Ausrichtung zu begrenzen bzw. zu beschränken. Alternativ kann das beschränkende Glied ein Anschlag auf dem rotierenden Glied hinter dem Rührflügel oder auf einem Teil bzw. Abschnitt des Rührflügels sein, welcher gegen das rotierende Glied wirken kann, um den Rührflügel an einem größeren Öffnen, als dies durch das Design gewünscht ist, zu hindern.
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Das beschränkende Glied kann mit einer Klinke bzw. Raste oder einer Verriegelung zusammenwirken, um den Rührflügel in der vollständig entfalteten bzw. aufgefalteten Position zu halten, was jedoch nicht als wesentlich für die Erfindung erachtet wird, da es als ein Gegenstand einer Wahl des Designs bevorzugt sein kann, es den Rührflügeln zu ermöglichen, daß sie leicht in die zusammengefaltete Konfiguration für ein Wegwerfen bzw. Entsorgen des Mischkessels bewegt werden.
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Ein Koppeln der zusammenfaltbaren Rührflügel mit dem rotierenden Glied kann durch jegliche bekannte Mittel erzielt werden. In der bevorzugtesten Ausbildung sind die zusammenfaltbaren Rührflügel über ein Scharnier bzw. Gelenk gekoppelt, welches es dem zusammenfaltbaren Rührflügel ermöglicht, zwischen der zusammengefalteten Ausrichtung und der entfalteten Ausrichtung zu schwenken. Das Scharnier ist vorzugsweise ein bewegliches Scharnier, vorzugsweise ein flexibles oder faltbares Material, welches den Rührflügel mit dem rotierenden Glied koppelt, und am bevorzugtesten ein dünner bzw. dünner ausgebildeter Abschnitt bzw. Querschnitt des Kunststoffs, welcher auch den Rührflügel und ein Verbindungsglied zur Befestigung an dem rotierenden Glied ausbilden kann, wobei jedoch andere Verfahren verwendet werden können, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf einstemmbandartige oder auslösende Einrastkomponenten zwischen zwei zusammenwirkenden Scharnierelementen, um es dem zusammenfaltbaren Rührflügel zu ermöglichen, seine entfaltete Ausrichtung zu erzielen bzw. zu erreichen. Obwohl bevorzugt, erfordert die Kopplung der zusammenfaltbaren Rührflügel mit dem rotierenden Glied nicht eine direkte Befestigung, und zwischenliegende bzw. Zwischenglieder können als ein Gegenstand einer Wahl des Designs beinhaltet sein.
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Die Materialien der Rührvorrichtung, beinhaltend das rotierende Glied und die Rührflügel, sind ebenfalls ein Gegenstand einer Wahl des Designs, wobei jedoch die Verwendung von recyclebaren Kunststoffen bevorzugt ist. In diesem Hinblick können die Rührflügel integral bzw. einstückig mit dem rotierenden Glied, über ein bewegliches Scharnier oder dgl., wie dies oben beschrieben ist, durch Spritzgießen, Bearbeiten, Gießen, usw. ausgebildet sein. Alternativ können die Teile individuell geformt bzw. ausgebildet und mittels jeglicher bekannter Mittel gekoppelt sein, beinhaltend Kleben, Haftmittel, Bonden, thermisches Bonden, Hoch- bzw. Radiofrequenz-(RF-)Bonden, mechanischen Zusammenbau oder Kombinationen von jeglichem bekanntem Verfahren.
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Die Anzahl von zusammenfaltbaren Rührflügeln, welche auf bzw. an einer Rührvorrichtung verwendet werden können, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist nicht beschränkt, mit Ausnahme durch das Design der Vorrichtung selbst, beinhaltend die Form bzw. Gestalt und die Größe des rotierenden Elements.
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Versteifende bzw. Versteifungselemente können auf den Rührflügeln ausgebildet sein, um eine zusätzliche Festigkeit dem Rührflügel zu verleihen, wenn die Viskosität der Inhalte, die vermischt werden, oder die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel ein Faktor ist. Alternativ kann der Rührflügel mit einer internen bzw. Innenstruktur ausgebildet sein, welche eine erhöhte Steifigkeit oder Zugfestigkeit zur Verfügung stellt.
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Obwohl die Rührvorrichtung der vorliegenden Erfindung durch jedes bekannte Mittel angetrieben werden kann, ist die Verwendung eines magnetischen Antriebssystems, wie dies in einer oder mehreren der oben genannten Literaturstellen gemäß dem Stand der Technik beschrieben ist, am meisten bevorzugt. Wenn ein magnetisches Antriebssystem verwendet wird, wird beabsichtigt, daß die magnetischen Elemente, die mit der Rührvorrichtung assoziiert sind, in dem Material des rotierenden Glieds ausgebildet sind, um die Anzahl von Elementen in Kontakt mit den Inhalten bzw. Inhaltsstoffen des Mischkessels zu minimieren.
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Während ein steriles System die bevorzugte Anordnung ist, schließt dies nicht die Verwendung dieser Erfindung in nicht sterilen Anordnungen oder nicht geschlossenen Anordnungen aus. In diesen Fällen kann eine wegwerfbare Anordnung bevorzugt sein, wobei jedoch eine Sterilität oder ein Verhindern eines Eintritts von Verunreinigungen in die Anordnung nicht kritisch ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden, wenn sie im Hinblick auf die beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Die Zeichnungen werden jedoch lediglich zur Illustration der bevorzugten Ausbildung der Erfindung präsentiert, ohne die Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer magnetgetriebenen Rührvorrichtung gemäß dem Stand der Technik für eine Verwendung in einem flexiblen Mischkessel.
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2A ist eine Draufsicht auf eine Rührvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit den Rührflügeln in einer zusammengefalteten Ausrichtung.
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2B ist eine Aufrißansicht der Rührvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in 2A gezeigt ist, mit den Rührflügeln in einer zusammengefalteten Ausrichtung.
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3 ist eine perspektivische Ansicht der Rührvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in 2A gezeigt ist, mit den Rührflügeln in einer teilweise entfalteten Ausrichtung.
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4 ist eine perspektivische Ansicht der Rührvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in 2A gezeigt ist, mit den Rührflügeln in einer vollständig entfalteten Ausrichtung.
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5A ist eine Draufsicht auf ein geeignetes Rührflügeldesign vor einem Koppeln mit dem rotierenden Glied zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
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5B ist eine Draufsicht auf ein alternatives Rührflügeldesign vor einem Koppeln mit dem rotierenden Glied zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, beinhaltend Verstärkungen an den beschränkenden bzw. Begrenzungsgliedern.
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5C ist eine Draufsicht auf ein geeignetes Rührflügeldesign vor einem Koppeln mit dem rotierenden Glied zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, wo der Rührflügel mit einer Tasche oder Hülse ausgebildet ist.
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5D ist eine Draufsicht in Explosionsdarstellung auf ein geeignetes Rührflügeldesign vor einem Koppeln mit dem rotierenden Glied zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, wo der Rührflügel aus einem faltbaren Material gebildet ist, an welches ein steifer oberer Abschnitt bzw. Querschnitt gebondet ist.
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6A ist eine schematische Draufsicht der möglichen Anordnungen von zusammenfaltbaren Rührflügeln an einem rotierenden Glied, welche ebenfalls zeigt, daß die Längen- und Breitenabmessungen der zusammengefalteten Rührflügel nicht durch das rotierende Glied beschränkt bzw. begrenzt sind, sondern lediglich durch den Raum, der in dem Mischkessel vorhanden ist.
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6B ist eine schematische Draufsicht der bevorzugten Anordnungen von zusammenfaltbaren Rührflügeln auf bzw. an einem rotierenden Glied.
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7A ist eine Querschnittsaufrißansicht einer alternativen Ausbildung einer Rührvorrichtung, beinhaltend einen zusammenfaltbaren Rührflügel gemäß der vorliegenden Erfindung.
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7B ist eine Querschnittsaufrißansicht einer alternativen Ausbildung einer Rührvorrichtung, beinhaltend einen zusammenfaltbaren Rührflügel gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Leitungskanal, um bei einer Entfaltung bzw. einem Einsatz des zusammenfaltbaren Rührflügels zu unterstützen.
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7C ist eine Querschnittsaufrißansicht einer anderen alternativen Ausbildung einer Rührvorrichtung, beinhaltend einen zusammenfaltbaren Rührflügel gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem folienförmigen Rührflügel und einem weggeschnittenen Kanal, um bei einer Entfaltung des zusammenfaltbaren Rührflügels zu unterstützen.
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7D ist eine Querschnittsaufrißansicht einer Ausbildung einer Rührvorrichtung, beinhaltend ein bewegliches Scharnier aus ausgedünntem Material zwischen dem rotierenden Glied und dem zusammenfaltbaren Rührflügel in seiner zusammengefalteten Ausrichtung.
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7E ist eine Querschnittsaufrißansicht einer Ausbildung einer Rührvorrichtung, beinhaltend ein bewegliches Scharnier aus ausgedünntem Material zwischen dem rotierenden Glied und dem zusammenfaltbaren Rührflügel in seiner aufgefalteten Ausrichtung.
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8 ist eine Aufrißansicht eines vertikalen rotierenden Glieds, welches die vorliegende Erfindung anwendet, mit den Rührflügeln in einer aufgefalteten Position.
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9 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung, die in 8 gezeigt ist, durch eine Linie A-A.
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10 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausbildung der vorliegenden Erfindung, die in 8 gezeigt ist, durch eine Linie A-A.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausbildung
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Die Rührvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung, welche in jeglichem Mischkessel aufgrund ihrer kompakten Größe für ein Verpacken, Liefern und eine Lagerung ebenso wie ihre Adaptierbarkeit zur Verwendung von größeren und einer größeren Anzahl von Rührflügeln verwendet werden kann. Jedoch wird sie hier in der Umgebung einer Mischvorrichtung beschrieben, die von einem flexiblen Mischkessel gebildet ist, der für ein Wegwerfen bzw. eine Entsorgung nach einer einzigen Verwendung ausgebildet ist. Da von dieser Umgebung angenommen ist, am besten für die Verwendung von magnetischen Antriebsmitteln geeignet zu sein, um die Rührvorrichtung zu drehen, ist bzw. wird die vorliegende Erfindung zur Verwendung mit zusammenwirkenden magnetischen Antriebselementen beschrieben. Nichtsdestotrotz ist für die vorliegende Erfindung nicht beabsichtigt, daß sie auf diese Besonderheiten beschränkt ist.
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Eine magnetische Antriebsrührvorrichtung 2 gemäß dem Stand der Technik zur Verwendung in einem flexiblen Mischkessel bzw. -behälter 4 ist in 1 gezeigt. Die Rührvorrichtung 2 gemäß dem Stand der Technik umfaßt ein rotierendes Glied 6, welches auf einem Flansch 7 des Mischkessels 4 rotiert, eine Anzahl von festgelegten Rührflügeln 8' und Magnete 10, welche durch extern montierte magnetische Antriebsmittel (nicht gezeigt) ergriffen bzw. angetrieben werden können. Wie dies in der Technik gut bekannt ist, werden, nachdem der flexible Behälter 4 mit zu mischenden Inhalten bzw. Inhaltsstoffen befüllt ist, die magnetischen Antriebsmittel gegen den Flansch 7 des flexiblen Mischkessels 4 in Ausrichtung mit den Magneten 10 der Rührvorrichtung 2 angeordnet. Die rotierenden magnetischen Antriebsmittel ergreifen die Magnete 10 der Rührvorrichtung 2, um das rotierende Glied 6 anzutreiben bzw. zu drehen, welches wiederum bewirkt, daß sich die Rührflügel 8' durch die Inhalte bzw. Inhaltsstoffe des Mischkessels 4 bewegen, um die Inhalte zu vermischen.
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Da die Rührflügel 8' der Rührvorrichtung 2 von 1 in bezug auf das rotierende Glied 6 festgelegt bzw. fixiert sind, muß die gesamte Höhe, Breite und Länge von allen Rührflügeln 8' während der Verpackung, Lieferung und Lagerung zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich erzeugt aufgrund der rippenartigen Natur der Rührflügel 8' ein hoher Druck und/oder ein Abrieb des Materials des flexiblen Misch- bzw. Rührkessels 4 gegen die Rührflügel 8' das Potential für eine Beschädigung des Materials des flexiblen Mischkessels 4, was zu einem möglichen Versagen des Mischkessels 4 während einer Verwendung führt.
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Im Gegensatz dazu ist die vorliegende Erfindung auf eine Rührvorrichtung 2 mit Rührflügeln 8 gerichtet, welche in bezug auf das rotierende Glied 6 zusammenfaltbar sind. Spezifischer sind die zusammenfaltbaren Rührflügel 8, die mit dem rotierenden Glied 6 gekoppelt sind, relativ zu dem rotierenden Glied 6 von einer zusammengefalteten Ausrichtung bzw. Orientierung, wie dies in 2A und 2B gezeigt ist, zu einer entfalteten Orientierung bzw. Ausrichtung bewegbar, wie dies in 4 gezeigt ist.
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Die Rührflügel 8 können mit dem rotierenden Glied 6 in jeder Weise gekoppelt sein, wobei es jedoch bevorzugt ist, daß die Rührflügel 8 an dem rotierenden Glied 6 über ein Scharnier 12 festgelegt sind, welches ein Verschwenken der Rührflügel 8 von der zusammengefalteten Ausrichtung zu der entfalteten Ausrichtung ermöglicht. Obwohl jegliches Scharnier bzw. Gelenk 12 verwendet werden kann, beinhaltet die Ausbildung, die in 2A–5C gezeigt ist, vorzugsweise ein bewegliches Scharnier, das aus einem gleichmäßigen faltbaren verdünnten bzw. dünner ausgebildeten starren oder anderem geeigneten Material gebildet ist, um Herstellungskosten und das Potential für eine Verunreinigung der sterilen Umgebung zu reduzieren.
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Die Rührvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung umfaßt auch vorzugsweise ein beschränkendes bzw. Beschränkungsglied 14, um den Einsatz- bzw. Entfaltungswinkel des Rührflügels 8 relativ zur Drehrichtung des rotierenden Glieds 6 (siehe 6A) zu beschränken. Das Beschränkungsglied 14 kann auch jedes geeignete Glied sein, welches den Winkel des entfalteten Rührflügels 8 beschränkt, beinhaltend eine gefaltete Platte, wie dies in 2B–5C gezeigt ist, einen Anschlag, wie dies in 7–7C gezeigt ist, oder jegliche ähnliche Struktur.
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Der Rührflügel 8 kann einstückig bzw. integral mit dem rotierenden Glied 6 durch Spritzgießen, Bearbeiten, Gießen oder dgl. hergestellt werden. Alternativ kann der Rührflügel 8 gesondert von dem rotierenden Glied 6 hergestellt werden, zur Festlegung mittels jeglicher bekannter Mittel, beinhaltend Kleber, Bonden, wie z. B. thermisches oder Hoch- bzw. RF-Bonden, mechanischen Zusammenbau von gesonderten Teilen, wie mit einem konventionellen Scharnier, welches zwei Abschnitte aufweist, die durch einen Zapfen oder Verrastungen verbunden sind, oder eine Kombination dieser Verfahren.
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Unter spezifischem Bezug auf die Ausbildung von 2A–5C kann der zusammenfaltbare Rührflügel 8 in einer gefalteten Konfiguration zum direkten Festlegen an dem rotierenden Glied 6 hergestellt werden. 5A zeigt den bevorzugten zusammenfaltbaren Rührflügel 8 und beschränkende bzw. Beschränkungsglieder 14 als einen Ausschnitt aus einem geeigneten faltbaren Material. Vorzugsweise beinhalten die faltbaren Materialien Faltungslinien, die durch ein ”Prägen” oder ähnliche Verfahren gebildet sind.
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Geeignete, faltbare Materialien zur Verwendung in dem Rührflügel 8 und/oder dem beschränkenden bzw. Beschränkungsglied 14 beinhalten Materialien, die aus einer oder mehreren Schicht(en) aus denselben oder sogar ungleichen Materialien (Composits) zusammengesetzt sind. Verstärkendes bzw. Verstärkungsmaterial kann in die Schichten (Schicht) inkorporiert sein, um eine erhöhte Festigkeit zur Verfügung zu stellen, wenn dies erforderlich ist (siehe 5B). Das faltbare Material kann eine Tasche oder Hülse 23 beinhalten, in welche ein steifes Material 25 eingesetzt und versiegelt werden kann, um die Festigkeit des Rührflügels 8 zu erhöhen, wie dies in 5C gezeigt ist. Das faltbare Material kann auch an ein gesondertes Stück eines steifen Materials 25' gebondet sein, um den Rührflügel 8 auszubilden (siehe 5D).
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Diese Ausbildung, die in 2A–5D gezeigt ist, beinhaltet verbindende Falten bzw. Falze 16 zwischen dem Rührflügel 8 und den beschränkenden Glieder 14 ebenso wie entfaltende Falze 18 innerhalb der Platte bzw. des Paneels des beschränkenden Glieds 14, welche es dem Rührflügel 8 ermöglichen, sich in seine entfaltete Ausrichtung aufzufalten bzw. anzuwachsen.
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Der zusammenfaltbare Rührflügel 8 ist vorzugsweise an dem rotierenden Glied 6 durch die Verwendung von Verbindungszapfen bzw. -fortsätzen 20 festgelegt, welche vorzugsweise entlang der Enden der Rührflügel 8 und der beschränkenden Glieder 14 für eine Befestigung an dem rotierenden Glied 6 angeordnet sind. Das bevorzugte bewegliche Scharnier 12 zum Entfalten des Rührflügels 8 ist vorzugsweise zwischen dem Rührflügel 8 und dem Verbindungsdorn bzw. -zapfen 20 angeordnet. Gemeinsam mit den Entfaltungsfalzen 18 zwischen den Verbindungsdornen 20 und den beschränkenden Gliedern 14 erlaubt das bewegliche Scharnier 12 dem zusammenfaltbaren Rührflügel 8, sich in seine entfaltete Ausrichtung zu bewegen.
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Die Verbindungsdorne bzw. -fortsätze 20 der bevorzugten Ausbildung von 2A–5D können an dem rotierenden Glied 6 durch jedes geeignete Mittel, wie dies oben dargelegt wurde, festgelegt sein, wobei Kleber bzw. Klebstoffe, RF Bonden und thermisches Bonden der Verbindungsdorne 20 an das rotierende Glied 6 am meisten bevorzugt sind.
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Jegliche Anzahl von Rührflügel 8 kann mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die lediglich durch den verfügbaren Raum auf dem rotierenden Glied 6 und die verwendete Geometrie (siehe 6A) beschränkt sind. In der bevorzugten Ausbildung, die in 2A–5D gezeigt ist, sind vier (4) Rührflügel 8 um 90° Winkel zueinander versetzt angeordnet. Obwohl nicht für die Erfindung erforderlich, zeigt die Ausbildung von 2A–5D einen Rührflügel 8 mit einem vergrößerten Endabschnitt 22, der sich über das beschränkende Glied 14 erstreckt. Der vergrößerte Endabschnitt 22 erzeugt einen zusätzlichen Oberflächenbereich, um ein verbessertes Mischen der Inhalte des Mischkessels 4 zur Verfügung zu stellen. Die Größe der Rührflügel 8 kann jedoch virtuell jegliche Größe sein, die lediglich durch den in dem Mischkessel 4 verfügbaren Raum beschränkt ist (siehe 6B).
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Die Erfindung stellt ein automatisches oder selbsttätiges Öffnen der Rührflügel 8 bei einer Rotation durch die Inhalte des Mischkessels 4 zur Verfügung. Wenn der Mischkessel 4 mit den zu vermischenden Inhalten ge- bzw. befüllt wird und das rotierende Glied 6 sich zu drehen beginnt, bewirkt der Aufbau eines Fluiddrucks auf den Innenoberflächen der Rührflügel 8, daß sich die Rührflügel 8 entfalten. Um bei der Entfaltung der Rührflügel 8 zu unterstützen, ist es bevorzugt, daß die Abschlußenden der Rührflügel 8 einen geneigten bzw. verjüngten Innenquerschnitt aufweisen, um den Fluß der Inhaltsstoffe unter den Rührflügel 8 zu richten, siehe allgemein 7A. Kanäle 30, die als eine Leitung 30', ein Ausschnitt 30'' oder eine andere Struktur ausgebildet sind, welche Fluidkräfte gegen das Innere des Rührflügels 8 richtet, können auch in das rotierende Glied 6 inkorporiert bzw. aufgenommen sein, um beim Entfalten der Rührflügel 8 (siehe 7B und 7C) zu helfen. Andere Vorrichtungen können auch in den Rührflügel 8 selbst inkorporiert sein, alleine oder in Kombinationen mit Strukturen, die in das rotierende Glied 6 inkorporiert sind, um einen Fluiddruck einzufangen bzw. aufzunehmen und bei der Entfaltung zu unterstützen, beispielsweise die Verwendung eines folienförmigen Rührflügels 8'' (siehe 7B).
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Eine Konfiguration eines alternativen Scharniers 12' ist in 7A–7C dargestellt, nämlich eine stift- oder verzahnungsartige Scharnieranordnung, wo der Rührflügel 8 an einem inneren kreisförmigen Körper 24 festgelegt ist, welcher sich in einer externen kreisförmigen Öffnung 26 verschwenkt. Nach bzw. bei Anwendung einer Kraft, sei es die Kraft der Flüssigkeit gegen den Rührflügel 8, wie dies in 7 gezeigt ist, eine Federkraft oder eine andere Entfaltungskraft, verschwenkt der innere kreisförmige Körper 24, welcher den Rührflügel 8 daran festgelegt bzw. montiert aufweist, in dem inneren kreisförmigen Körper 26 und der Rührflügel 8 wird aufgefaltet.
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7 illustriert auch ein alternatives beschränkendes bzw. Begrenzungsglied 14' in der Form eines Anschlags, gegen welchen der Rührflügel 8 aufruht, wenn er sich in der entfalteten Ausrichtung bzw. Orientierung befindet. Obwohl dieses beschränkende bzw. Beschränkungsglied 14' mit einem alternativen Scharnier 12' gezeigt ist, ist es zu verstehen, daß dieses Beschränkungsglied 14' mit anderen Scharnierelementen verwendet werden kann, umfassend das bewegliche Scharnier, wie dies in der Ausbildung von 2A–5D gezeigt ist, wie dies in 7D und 7E gezeigt ist, mit dem Rührflügel 8 in seiner zusammengefalteten und ausgefalteten Ausrichtung. Darüber hinaus ist zu verstehen, daß das Anschlagbeschränkungsglied 14 auf der Außenoberfläche des Rührflügels 8 festgelegt sein kann, anstelle von oder zusätzlich zu einer Anordnung auf dem rotierenden Glied 6, um die Bewegung zu beschränken, wenn es die Oberseite des rotierenden Glieds 6 erreicht bzw. auf diese trifft.
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Die vorliegende Erfindung, beinhaltend die Rührvorrichtung 2, die einen oder mehrere zusammenfaltbare(n) Rührflügel 8 aufweist, kann auch zur Verwendung an einem vertikalen rotierenden Glied 6' adaptiert sein, wie dies in 8 gezeigt ist. In dieser Ausbildung beinhaltet das vertikale rotierende Glied 6' feststehende Rührflügel 8', ebenso wie zusammenfaltbare Rührflügel 8, welche im wesentlichen in die Ebene der feststehenden Rührflügel 8' zusammengefaltet werden können. Wie dies in 9 und 10 gezeigt ist, gibt es verschiedene Wege, in welchen die zusammenfaltbaren Rührflügel 8 mit dem rotierenden Glied 6' gekoppelt sein und in bezug auf diese bewegt werden können, und die speziellen Mittel sind nicht wesentlich für die Erfindung.
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Beispielsweise ist 9 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A von 8, die eine Ausbildung mit einem zapfenartigen Scharnier 12' und einem anschlagartigen Beschränkungsglied 12' zeigt, wo die zusammenfaltbaren Rührflügel 8 im wesentlichen in die Ebene der feststehenden Rührflügel 8' zusammenfalten. Selbstverständlich können bewegliche Scharniere oder andere zusammenfaltbare Mittel mit dieser Ausbildung verwendet werden. In ähnlicher Weise können andere Beschränkungsglieder 14 verwendet werden, um die zusammenfaltbaren Rührflügel 8 in ihrer entfalteten Ausrichtung zu halten bzw. beizubehalten.
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In ähnlicher Weise illustriert 10 eine alternative Anordnung für eine Rührvorrichtung 2', welche ein vertikales rotierendes Glied 6' aufweist. Diese Ausbildung verwendet eine zapfen- oder verzahnungsartige Scharnieranordnung, wo der Rührflügel 8 an einem inneren kreisförmigen Körper 24 festgelegt ist, welcher in einer externen kreisförmigen Öffnung 26 verschwenkt. Nach bzw. bei Anwendung einer Kraft, sei es die Kraft der Flüssigkeit gegen den Rührflügel 8, eine Federkraft oder eine andere Entfaltungskraft, verschwenkt der innere kreisförmige Körper 24 innerhalb des äußeren kreisförmigen Körpers 26 und der Rührflügel 8 wird entfaltet.
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Es wird verstanden werden, daß die Rührvorrichtung 2 mit zusammenfaltbaren Rührflügeln 8 zur Verwendung mit jeder geeigneten Mischvorrichtung gedacht ist, beinhaltend Mischkessel, die bekannte Zusatzelemente, wie Einblasrohre, Einlässe, Abzugs- bzw. Drainageöffnungen, Überwachungssensoren, Probennahmeleitungen, usw., enthalten, und daß die anderen Elemente der Mischvorrichtung für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind.
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Variationen bzw. Abwandlungen, Modifikationen und Änderungen an der bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben ist, werden sich Fachleuten in der Technik selbst ersichtlich machen. Alle derartigen Änderungen sind als in den Geist und den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend gedacht, die lediglich durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt bzw. beschränkt ist. Sämtlicher Stand der Technik, auf den hier Bezug genommen ist, ist durch Bezugnahme mitumfaßt.
