DE102012022017A1

DE102012022017A1 - Behälter mit Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102012022017A1
Application number: DE102012022017.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Schützler; Andreas Graus; Holger Linne; Michael Gohs
Original assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Current assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-13
Also published as: DE102012022017B4; EP2917149A1; EP2917149B1; US9493334B2; WO2014072010A1; US20150274503A1

Abstract

Die Erfindung betrifft: – Einen Behälter mit einem in Bodennähe angeordneten Ausfluss und einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein dem Ausfluss vorgelagerter Vortexbrecher ausgebildet ist. – Eine als Vortexbrecher ausgebildete Vorrichtung mit einer vertikalen Hauptwandung, die in einer T-förmigen Ausbildung zwei vertikale, voneinander weggerichtete Seitenflügel aufweist, und wobei die Hauptwandung in einen Fixierarm übergeht. – Ein Verfahren zur Herstellung der als Vortexbrecher ausgebildeten Vorrichtung, wobei der Vortexbrecher einem Ausfluss eines Behälters vorgelagert und mit dem Ausfluss verbunden werden kann, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Ausschneiden des Vortexbrechers mit einer Hauptwandung, zwei Seitenflügeln und einem mit der Hauptwandung verbundenen Fixierarm aus einer ebenen Platte und b) Ausklappen der Seitenflügel in entgegengesetzte Richtungen jeweils in eine quer zur Hauptwandung angeordnete Endstellung. Die Erfindung ist anwendbar insbesondere in der Chemie, Biotechnologie und Filtrationstechnik.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Behälter mit einem in Bodennähe angeordneten Ausfluss und einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein dem Ausfluss vorgelagerter Vortexbrecher ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein einem Ausfluss eines Behälters vorlagerbarer Vortexbrecher ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein Vortexbrecher ausgebildet ist, wobei der Vortexbrecher einem Ausfluss eines Behälters vorgelagert und mit dem Ausfluss verbunden werden kann.
Die Erfindung ist anwendbar insbesondere in der Chemie, Biotechnologie und Filtrationstechnik.
Stand der Technik
Beim Rückführen des Konzentrats in Crossflow-Filtrationsanlagen in den Rezirkulationsbehälter kann in Verbindung mit Luft das Produkt insbesondere bei proteinhaltigen Medien stark aufschäumen. Die Filtration wird durch den Eintrag von Luft dabei beeinträchtigt. Eine Aufkonzentrierung auf ein minimales Rezirkulationsvolumen ist dabei praktisch nur schwer möglich.
Insbesondere bei niedriger Füllung des Rezirkulationsbehälters kann dabei ein Vortex (Wirbel) entstehen und relativ viel Luft in das Medium gezogen werden.
Aus der EP 2 294 001 B1 ist ein Behälter mit einem Vortexbrecher bekannt. Auch hier soll ein unerwünschtes Aufschäumen vermieden werden.
Zu diesem Zweck ist einem am Boden eines Behälters angeordneten Ausfluss ein beispielsweise kreisförmiger Vortexbrecher in einem Abstand angeordnet, der über eine Mehrzahl von Armen beabstandet wird.
Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist zum einen, dass sie parallel zum Boden auftretende Verwirbelungen nicht optimal verhindert und zum anderen nur schwer nachträglich einer in einem Behälter angeordneten Ausflussöffnungen vorgelagert werden kann.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine durch Verwirbelungen auftretende unerwünschte Schaumbildung in einem Behälter mit einem in Bodennähe angeordneten Ausfluss weiter zu optimieren und einen nachträglichen Einbau einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung in einen Behälter zu ermöglichen.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe bezüglich des Behälters wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der Vortexbrecher als eine vertikale oder nahezu vertikale Wandungsanordnung (im Folgenden vertikale Wandungsanordnung genannt) ausgebildet ist, die über einen in dem Ausfluss hineinragenden Fixierarm im Ausfluss befestigt ist.
Durch die vertikale Wandungsanordnung werden insbesondere Verwirbelungen quer zum Behälterboden verringert und eine Schaumbildung optimal vermieden. Durch nur einen Fixierarm, der in den Ausfluss hineinragt, kann die Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung leicht und insbesondere auch nachträglich in einen Behälter eingebracht und am Ausfluss befestigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ausfluss seitlich oberhalb des Bodens angeordnet, wobei der Fixierarm an seinem dem Ausfluss abgewandten Ende eine vertikale Hauptwandung aufweist und wobei die vertikale Hauptwandung an ihrem dem Ausfluss abgewandten Ende zwei voneinander weggerichtete vertikale Seitenflügel aufweist. Durch die vertikalen Seitenflügel besteht der Vortexbrecher aus einer vertikalen Wandungsanordnung, die T-förmig ähnlich ausgebildet ist und zu einem besonders schaumarmen Ergebnis führt. Dabei können die Winkel zwischen der Hauptwandung und den Seitenflügeln verschieden sein und von 90° abweichen, beispielsweise bis 45° und bis 135° (im Folgenden T-förmig genannt).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist einer der Seitenflügel zum Boden hin einen Ausbruch auf. Der Ausbruch, der eine Art Fenster bildet, trägt zu einer vollständigen oder zumindest weitgehend vollständigen Entleerung des Behälters bei.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter als ein Rezirkulationsbehälter einer Crossflow-Filtrationsanlage ausgebildet.
Die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruch 5 dadurch gelöst, dass der Vortexbrecher eine vertikale Hauptwandung aufweist, dass die vertikale Hauptwandung in einer T-förmigen Ausbildung zwei vertikale, voneinander weggerichtete Seitenflügel aufweist, und dass die Hauptwandung in einen Fixierarm übergeht, der mit seinem freien Ende in dem Ausfluss des Behälters befestigbar ist.
Die Vorrichtung weist die oben beschriebenen Vorteile auf und ist insbesondere mit dem freien Ende des Fixierarmes einfach in dem Ausfluss des Behälters befestigbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Anordnung des Fixierarmes in einem seitlichen Ausfluss des Behälters der Fixierarm an dem den Seitenflügeln abgewandten Ende der Hauptwandung in horizontaler Richtung weggerichtet und weist an in vertikaler Richtung einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Rastnase auf, die in entsprechende Ausformungen des Ausflusses einrasten können. Zur Montage wird der Fixierarm einfach in den Ausfluss eingesteckt, so dass er verrastet. Grundsätzlich ist der Fixierarm auch mit dem Ausfluss verklebbar oder auch verschweißbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Rastnasen von einer pfeilspitzenförmigen Ausbildung des freien Endes des Fixierarms gebildet. Durch die pfeilspitzenförmige Ausbildung des freien Endes lässt sich der Fixierarm besonders einfach in den Ausfluss einführen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Fixierarm an seinem der Hauptwandung zugewandten Ende einen stufenförmigen Anschlag auf. Der stufenförmige Anschlag trägt zur korrekten Rastposition bei.
Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 9 dadurch gelöst, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden:

a) Ausschneiden des Vortexbrechers mit einer Hauptwandung, zwei Seitenflügeln und einem mit der Hauptwandung verbundenen Fixierarm aus einer ebenen Platte und
b) Ausklappen der Seitenflügel in entgegengesetzte Richtungen jeweils in eine quer zur Hauptwandung angeordnete Endstellung.

Durch die Ausbildung des Vortexbrechers aus einer ebenen Platte entsteht ein räumlich ausgebildeter Vortexbrecher, der trotzdem einteilig ausgebildet und leicht herzustellen ist. Seine dreidimensionale Kontur kann der Vortexbrecher dabei durch eine Warm- oder Kaltverformung erhalten. Grundsätzlich kann der Vortexbrecher auch aus mehreren Teilen ausgebildet sein, die miteinander verschweißt oder verklebt sind. Auch ist es grundsätzlich möglich, den Vortexbrecher durch ein Spritzgussverfahren herzustellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Vortexbrecher durch eine Behälteröffnung in den Behälterinnenraum eingebracht und mit einem freien Ende des Fixierarmes in die Ausflussöffnung des Ausflusses eingesteckt und verrastet. Dabei kann der Vortexbrecher insbesondere mit einem langstieligen Greifwerkzeug in den Ausfluss eingesteckt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1: eine Seitenansicht im Schnitt eines Behälters mit einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung;
2: eine Seitenansicht im Schnitt der Einzelheit II von 1 in vergrößerter Darstellung;
3: die Einzelheit von 2 ohne Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung;
4: eine räumliche vergrößerte Darstellung einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung, die als Vortexbrecher ausgebildet ist;
5: eine Seitenansicht in vergrößerter Darstellung des Vortexbrechers von 1;
6: eine Seitenansicht des Vortexbrechers von 5 als Abwicklung und
7: eine Seitenansicht teilweise im Schnitt eines weiteren Vortexbrechers in einer Darstellung entsprechend Einzelheit II von 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Behälter 1 besteht im Wesentlichen aus einer Behälterwandung 2 mit Boden 3, einem Ausfluss 4 und einer Vorrichtung 5 zur Vermeidung von Schaumbildung.
Die seitliche Behälterwandung 2 geht in vertikaler Richtung unten in den etwa horizontalen Boden 3 über. In vertikaler Richtung oben befindet sich eine Behälteröffnung 6, die von einem Schraubdeckel 7 verschlossen ist. Durch den Schraubdeckel 7 ist ein Einlaufschlauch 8 geführt, der mit seinem freien Ende 9 einen Zufluss in den Behälterinnenraum 10 bildet.
Im Übergang zwischen Boden 3 und Behälterwandung 2 befindet sich eine angeschrägte nach innen gewölbte Ausformung 11, die den horizontalen Ausfluss 4 in vertikaler Richtung nach oben in einem Abstand umgibt. Der Ausfluss 4 weist eine Innenbohrung 12 auf, die zum freien Ende des Ausflusses 4 hin in einen Absatz 13 übergeht. An seinem freien Ende ist der Ausfluss 4 als ein Schlauchanschluss 15, beispielsweise eine Schlaucholive, ausgebildet.
Die Vorrichtung 5 zur Vermeidung von Schaumbildung ist als ein Vortexbrecher (Wirbelbrecher) 16 ausgebildet. Der Vortexbrecher 16 weist einen mit einer vertikalen Hauptwandung 17 verbundenen Fixierarm 18 auf. Die vertikale Hauptwandung 17 weist an ihrem dem Fixierarm 18 abgewandten Ende einen ersten vertikalen Seitenflügel 19 und einen zweiten vertikalen Seitenflügel 20 auf. Die beiden Seitenflügel 19, 20 sind voneinander weggerichtet und bilden im Ausführungsbeispiel mit der Hauptwandung 17 jeweils einen rechten Winkel. Der erste Seitenflügel 19 weist einen nach unten hin offenen Ausbruch 21 auf. In dem Ausführungsbeispiel der 6 entspricht der Ausbruch 21 der Größe des zweiten Seitenflügels 20.
Der Fixierarm 18 ist in seinen Abmessungen auf den korrespondierenden Ausfluss 4, d. h. auf die Innenbohrung 12 und den Absatz 13 abgestimmt. An seinem freien Ende 22 ist der Fixierarm in den Ausführungsbeispielen pfeilspitzenförmig ausgebildet, wobei zwei einander gegenüberliegende Rastnasen 23, 24 gebildet werden. An seinem der Hauptwandung 17 zugewandten Ende weist der Fixierarm einen stufenförmigen Anschlag 25 auf.
Der Vortexbrecher 16 kann aus einer ebenen Platte mit seiner in 6 dargestellten Abwicklung ausgeschnitten werden. D. h., der Vortexbrecher 16 wird mit seiner Hauptwandung 17, seinen Seitenflügeln 19, 20 und mit seinem Fixierarm 18 aus einer ebenen Platte ausgeschnitten. In einem Folgeschritt wird dann der erste vertikale Seitenflügel 19 nach hinten aus der Ebene und der zweite vertikale Seitenflügel 20 nach vorn aus der Ebene herausgeklappt. Das Herausklappen kann durch Warm- oder Kaltverformen geschehen.
Zum Einbau in den Behälter 1 wird der Vortexbrecher 16 durch die Behälteröffnung 6 in den Behälterinnenraum 10 eingebracht und mit dem freien Ende 22 des Fixierarmes 18 soweit in die Innenbohrung 12 des Ausflusses 4 eingesteckt bist die Rastnasen 23, 24 in den Absatz 13 des Ausflusses 4 verrasten.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 7 kann der Fixierarm 18' mit seinem freien Ende 22' aus dem Ausfluss 4 herausragen und an der außen liegenden Stirnfläche 26 verrasten.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Behälterwandung
3: Boden
4: Ausfluss
5: Vorrichtung
6: Behälteröffnung
7: Schraubdeckel
8: Einlaufschlauch
9: freies Ende von 8
10: Behälterinnenraum
11: Ausformung
12: Innenbohrung von 4
13: Absatz von 4
14: freies Ende von 4
15: Schlauchanschluss
16: Vortexbrecher
17: vertikale Hauptwandung von 16
18, 18': Fixierarm von 16
19: erster vertikaler Seitenflügel von 16
20: zweiter vertikaler Seitenflügel von 16
21: Ausbruch von 19
22, 22': freies Ende von 18
23: obere Rastnase von 22
24: untere Rastnase von 22
25: Anschlag von 18
26: Stirnfläche von 4

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2294001 B1 [0007]

Claims

Behälter (1) mit einem in Bodennähe angeordneten Ausfluss (4) und einer Vorrichtung zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein dem Ausfluss (4) vorgelagerter Vortexbrecher (16) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexbrecher (16) als eine vertikale Wandungsanordnung ausgebildet ist, die über einen in dem Ausfluss (4) hineinragenden Fixierarm (18, 18') im Ausfluss (4) befestigt ist.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfluss (4) seitlich oberhalb des Bodens (3) angeordnet ist, dass der Fixierarm (18, 18') an seinem dem Ausfluss (4) abgewandten Ende (14) eine vertikale Hauptwandung (17) aufweist, und dass die vertikale Hauptwandung (17) an ihrem dem Ausfluss (4) abgewandten Ende (14) zwei voneinander weggerichtete vertikale Seitenflügel (19, 20) aufweist.
Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Seitenflügel (19, 20) zum Boden (3) hin einen Ausbruch (21) aufweist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) als ein Rezirkulationsbehälter einer Crossflow-Filtrationsanlage ausgebildet ist.
Vorrichtung (5) zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein einem Ausfluss (4) eines Behälters (1) vorlagerbarer Vortexbrecher (16) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexbrecher (16, 16 16' existiert nicht in Zeichnung) eine vertikale Hauptwandung (17) aufweist, dass die vertikale Hauptwandung (17) in einer T-förmigen Ausbildung zwei vertikale, voneinander weggerichtete Seitenflügel (19, 20) aufweist, und dass die Hauptwandung (17) in einen Fixierarm (18, 18') übergeht, der mit seinem freien Ende (22, 22') in dem Ausfluss (4) des Behälters (1) befestigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anordnung des Fixierarmes (18, 18') in einem seitlichen Ausfluss (4) des Behälters (1) der Fixierarm (18, 18') an dem den Seitenflügeln (19, 20) abgewandten Ende der Hauptwandung (17) in horizontaler Richtung weggerichtet ist und an in vertikaler Richtung einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Rastnase (23, 24) aufweist, die in entsprechende Ausformungen des Ausflusses (4) einrasten können.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnasen (23, 24) von einer pfeilspitzenförmigen Ausbildung des freien Endes (22, 22') des Fixierarms (18, 18') gebildet werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierarm (18, 18') an seinem der Hauptwandung (17) zugewandten Ende (22, 22') einen stufenförmigen Anschlag (25) aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (5) zur Vermeidung von Schaumbildung, die als ein Vortexbrecher (16) ausgebildet ist, wobei der Vortexbrecher (16) einem Ausfluss (4) eines Behälters (1) vorgelagert und mit dem Ausfluss (4) verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Ausschneiden des Vortexbrechers (16) mit einer Hauptwandung (17), zwei Seitenflügeln (19, 20) und einem mit der Hauptwandung (17) verbundenen Fixierarm (18, 18') aus einer ebenen Platte und b) Ausklappen der Seitenflügel (19, 20) in entgegengesetzte Richtungen jeweils in eine quer zur Hauptwandung (17) angeordnete Endstellung.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexbrecher (16) durch eine Behälteröffnung (6) in den Behälterinnenraum (10) eingebracht und mit einem freien Ende (22, 22') des Fixierarmes (18, 18') in die Ausflussöffnung des Ausflusses (4) eingesteckt und verrastet wird.