DE102013015106A1

DE102013015106A1 - Sonden-Anschlussvorrichtung, damit ausgestattete Bioreaktor-Anordnung und zugehöriges Montageverfahren

Info

Publication number: DE102013015106A1
Application number: DE201310015106
Authority: DE
Inventors: Holger Steltner; Marko Brammer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: DE102013015106B4

Abstract

Es wird eine Sonden-Anschlussvorrichtung (3) zum Anschließen einer Sonde (5) an einen Bioreaktor (2) vorgeschlagen. Die Sonden-Anschlussvorrichtung (3) verfügt über ein Befestigungsrohr (22), das mit einer vorderen Stirnfläche (24) an die Reaktorwand (7) des Bioreaktors (2) angesetzt ist. Außerdem enthält die Sonden-Anschlussvorrichtung (3) eine durch das Befestigungsrohr (22) hindurch mit einem Klemmabschnitt in den Reaktorraum (6) des Bioreaktors (2) hineinragenden Klemmabschnitt (34), der gemeinsam mit dem Befestigungsrohr (22) einen Randbereich (36) der Reaktorwand (7) festklemmt, die eine Wanddurchbrechung (16) der Reaktorwand (7) umrahmt. Es wird außerdem eine einen Bioreaktor (2) und eine Sonden-Anschlussvorrichtung (3) aufweisende Bioreaktor-Anordnung vorgeschlagen und ferner ein Verfahren zur Ausstattung eines Bioreaktors (2) mit einer Sonden-Anschlussvorrichtung (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonden-Anschlussvorrichtung zum Anschließen einer Sonde an einen Bioreaktor, wobei der Bioreaktor eine einen Reaktorraum begrenzende Reaktorwand aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Bioreaktor-Anordnung, die sich aus einem Bioreaktor und einer daran fixierten Sonden-Anschlussvorrichtung zusammensetzt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausstattung eines Bioreaktors mit einer das Anschließen einer Sonde ermöglichenden Sonden-Anschlussvorrichtung, wobei der Bioreaktor eine einen Reaktorraum begrenzende Reaktorwand aufweist.
Soweit der Anmelderin bekannt ist, ohne dass hierzu schriftliche Nachweise vorliegen, laufen Prozesse in der Biotechnologie zunehmend nicht mehr in regelmäßig zu reinigenden Anlagen ab, sondern in Einweg-Bioreaktoren, bei denen es sich im Wesentlichen um Kunststoffsäcke handelt, die zur Stabilisierung ihrer flexiblen Reaktorwand in einem größeren Behälter platziert werden. Die Ausgangssubstanzen für den durchzuführenden Prozess, beispielsweise eine Nährlösung und Bakterien, werden in den Bioreaktor eingebracht, der nach Prozessende geleert und entsorgt wird.
Zur Prozesssteuerung müssen oftmals Messungen an der sich im Reaktorraum des Bioreaktors befindlichen, in der Regel flüssigen Biomasse vorgenommen werden. Beispielsweise ist eine Messung des pH-Werts erforderlich oder eine optische Messung zur Charakterisierung der Flüssigkeit. Hierzu müssen auch als Messsonden bezeichenbare Sonden in die Biomasse eingebracht werden. Dies geschieht beispielsweise durch eine offene Oberseite des sackförmigen Bioreaktors hindurch. Dabei ist es jedoch schwierig, die Sonde für längere Zeit sicher zu fixieren. Auch können sich Beeinträchtigungen des Prozesses einstellen, wenn der Bioreaktor normalerweise verschlossen bleiben sollte.
Aus der DE 88 13 873 U1 ist eine Aseptik-Vorrichtung zur Probe-Entnahme aus geschlossenen Systemen bekannt. Diese Vorrichtung enthält einen an die Wandung einer Rohrleitung anschweißbaren Halter, in dem eine Gummi-Membrane angeordnet ist, die sich von einer ins Innere der Rohrleitung einführbaren Kanüle durchstechen lässt. Zur Anbringung an flexiblen Kunststoffsäcken, die als Bioreaktoren verwendet werden, ist diese Vorrichtung jedoch nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine einfache und kostengünstige Überwachung von in Bioreaktoren ablaufenden Prozessen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Sonden-Anschlussvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Sonden-Anschlussvorrichtung in ihrer montierten Gebrauchslage an einem Anschluss-Wandabschnitt der Reaktorwand fixiert ist und wenigstens Folgendes aufweist:

– ein Befestigungsrohr, das eine in der montierten Gebrauchslage an der Außenfläche des Anschluss-Wandabschnittes anliegende und dabei eine Wanddurchbrechung des Anschluss-Wandabschnittes umrahmende ringförmige vordere Stirnfläche aufweist,
– eine Klemmhülse, die sich in der montierten Gebrauchslage axial zumindest ein Stückweit in dem Befestigungsrohr erstreckt und die an einer Vorderseite einen Klemmabschnitt aufweist, der in der montierten Gebrauchslage axial über die vordere Stirnfläche des Befestigungsrohres hinausragt und durch die Wanddurchbrechung hindurch in den Reaktorraum hineinragt, wo er radial nach außen vor die vordere Stirnfläche des Befestigungsrohres ragt, sodass er gemeinsam mit der vorderen Stirnfläche des Befestigungsrohres einen Klemmspalt definiert, in dem ein die Wanddurchbrechung umrahmender Randbereich des Anschluss-Wandabschnittes der Reaktorwand festgeklemmt ist, und
– einen vom Innenraum des Befestigungsrohres und/oder vom Innenraum der Klemmhülse definierten Sonden-Aufnahmeraum zur Aufnahme einer durch den Klemmabschnitt hindurch in den Reaktorraum hineinragenden Sonde.

Die Aufgabe wird ferner durch eine Bioreaktor-Anordnung gelöst, die über einen Bioreaktor verfügt, an dessen Reaktorwand eine in dem vorgenannten Sinne ausgebildete Sonden-Anschlussvorrichtung fixiert ist.
Die Aufgabe wird außerdem bei einem Verfahren zur Ausstattung eines Bioreaktors mit einer das Anschließen einer Sonde ermöglichenden Sonden-Anschlussvorrichtung durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

– Ansetzen eines Befestigungsrohres mit einer ringförmigen vorderen Stirnfläche des Befestigungsrohres an die Außenfläche eines Anschluss-Wandabschnittes der Reaktorwand, an der die Sonden-Anschlussvorrichtung angebracht werden soll,
– Vorfixieren des Befestigungsrohres an der Außenfläche des Anschluss-Wandabschnittes durch Befestigungsmittel,
– Hindurchführen eines Klemmabschnittes einer sich im Innenraum des Befestigungsrohres erstreckenden Klemmhülse durch eine in dem Anschluss-Wandabschnitt der Reaktorwand ausgebildete und von der vorderen Stirnfläche des Befestigungsrohres umrahmte Wanddurchbrechung hindurch in den Reaktorraum hinein, wobei der Klemmabschnitt an einer Vorderseite der Klemmhülse angeordnet ist,
– derartiges Positionieren des Klemmabschnittes, dass er im Reaktorraum radial nach außen vor die vordere Stirnfläche des Befestigungsrohres ragt und gemeinsam mit der vorderen Stirnfläche des Befestigungsrohres einen Klemmspalt definiert, in dem ein die Wanddurchbrechung umrahmender Randbereich des Anschluss-Wandabschnittes der Reaktorwand festgeklemmt ist, wobei das Befestigungsrohr durch diese Maßnahme an der Reaktorwand endfixiert wird,
– Nutzung des Innenraumes des Befestigungsrohres und/oder des Innenraumes der Klemmhülse als Sonden-Aufnahmeraum zur Aufnahme einer durch den Klemmabschnitt hindurch in den Reaktorraum hineinragenden Sonde.

Mit Hilfe der Sonden-Anschlussvorrichtung besteht eine bequeme Möglichkeit, Messungen im Reaktorraum unter Verwendung einer geeigneten Sonde vorzunehmen. Die Sonde lässt sich dadurch an den Bioreaktor anschließen, dass sie in dem von der Sonden-Anschlussvorrichtung definierten Sonden-Aufnahmeraum platziert wird und durch eine im Bereich der Sonden-Anschlussvorrichtung in der Reaktorwand ausgebildete Wanddurchbrechung hindurch in den Reaktorraum hineinragt. Von Vorteil ist, dass die Sonden-Anschlussvorrichtung an praktisch jeder beliebigen Stelle an der Reaktorwand angebracht werden kann, um den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten Rechnung zu tragen oder auch um die Messstelle in der Nähe eines ganz bestimmten Bereiches des Reaktorraumes zu platzieren.
Einmal in ihrer Gebrauchslage montiert, verbleibt die Sonden-Anschlussvorrichtung zweckmäßigerweise an dem Bioreaktor, wobei die Sonden-Anschlussvorrichtung so ausgebildet sein kann, dass sich der Sonden-Aufnahmeraum im nicht installierten Zustand einer Sonde fluiddicht verschließen lässt, um einen Austritt der im Reaktorraum befindlichen flüssigen Biomasse zu verhindern. Alternativ kann die Sonde aber auch dauerhaft, zumindest während der Dauer des Prozesses, im Sonden-Aufnahmeraum verbleiben.
Um die Sonden-Anschlussvorrichtung in ihrer Gebrauchslage montieren zu können, bedarf es an dem in der Regel aus Kunststoffmaterial bestehenden und bevorzugt sackartig ausgebildeten Bioreaktor als einzige Vorbereitungsmaßnahme der Einbringung der den Durchtritt der Sonde ermöglichenden Wanddurchbrechung in einem dafür ausersehenen Anschluss-Wandabschnitt der Reaktorwand. Diese Wanddurchbrechung kann vor der Anbringung von Komponenten der Sonden-Anschlussvorrichtung eingebracht werden oder auch im Rahmen der Montage der Sonden-Anschlussvorrichtung durch einen entsprechenden Verfahrensschritt.
Die montierte Sonden-Anschlussvorrichtung ist dadurch an der Reaktorwand fixiert, dass sie einen die Wanddurchbrechung der Reaktorwand umrahmenden Randbereich klemmend von außen und innen her beaufschlagt. Von außen her wirkt gegen die Reaktorwand eine ringförmige vordere Stirnfläche eines außen angesetzten Befestigungsrohres, während von innen her ein Klemmabschnitt einer Klemmhülse gegen die Reaktorwand vorgespannt ist, die sich zweckmäßigerweise außerhalb des Bioreaktors an dem Befestigungsrohr abstützt. Es versteht sich, dass in dem Klemmbereich entweder allein durch den Klemmvorgang oder auch durch zusätzliche Dichtmittel eine fluiddichte Abdichtung stattfinden sollte, um einen unerwünschten Austritt flüssiger Biomasse zu verhindern. Entweder der Innenraum des Befestigungsrohres oder der Innenraum der Klemmhülse oder – abhängig von der Ausgestaltung dieser beiden Komponenten – eventuell auch Teilbereiche beider Innenräume können zur Aufnahme und vorzugsweise auch Fixierung einer Sonde genutzt werden, die durch die Wanddurchbrechung hindurch Messungen an der enthaltenen Biomasse ausführen kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Bei der Montage der Sonden-Anschlussvorrichtung wird das Befestigungsrohr zweckmäßigerweise in einem eigenen Befestigungsschritt an der Außenfläche der Reaktorwand vorfixiert. Dies kann prinzipiell durch Verwendung eines Klebstoffes geschehen, erfolgt zweckmäßigerweise jedoch auf der Basis von Unterdruck, zu welchem Zweck das Befestigungsrohr vorzugsweise mit geeigneten Befestigungsmitteln ausgestattet ist, die über mindestens eine an der vorderen Stirnfläche des Befestigungsrohres ausgebildete, zur Reaktorwand hin offene Saugkammer verfügen. An dieser Saugkammer kann durch geeignete Vakuumerzeugermittel, beispielsweise eine Vakuumpumpe oder eine Ejektoreinrichtung, ein Unterdruck erzeugt werden, der für ein Anhaften des Anschluss-Wandabschnittes der Reaktorwand sorgt. Dieser unterdruckbedingte Anhaftvorgang wird begünstigt, wenn die Reaktorwand zumindest im Bereich des Anschluss-Wandabschnittes flexible Eigenschaften hat, wobei die Reaktorwand zweckmäßigerweise in ihrer Gesamtheit über solche flexiblen Eigenschaften verfügt. Letzteres ergibt sich insbesondere dadurch, dass die Reaktorwand aus einem biegeflexiblen Kunststoffmaterial besteht, beispielsweise aus einer Kunststofffolie. Der Bioreaktor ist insbesondere sackartig ausgebildet.
Die für die Applikation des Unterdruckes vorhandene Saugkammer ist zweckmäßigerweise ringförmig in koaxialer Ausrichtung an oder in dem Befestigungsrohr ausgebildet. Sie erstreckt sich zweckmäßigerweise ununterbrochen rings um die stirnseitige Öffnung des Befestigungsrohres herum. Vorzugsweise hat die Saugkammer eine nur sehr geringe Breite und ist insbesondere schlitzartig schmal ausgebildet.
Bei dem zur Bildung des Klemmspaltes beitragenden Klemmabschnitt der Klemmhülse handelt es sich zweckmäßigerweise um einen radial nach außen umgebogenen Endabschnitt der Klemmhülse. Ein solcher Klemmabschnitt kann beispielsweise durch ein Verformungswerkzeug plastisch in die gewünschte Form gebracht werden, wobei das Verformungswerkzeug, beispielsweise ein Stößel, von außen her durch die Klemmhülse hindurchgeführt wird, nachdem Letztere so im Befestigungsrohr platziert wurde, dass der Klemmabschnitt in den Reaktorraum hineinragt.
Der Klemmabschnitt ist zum Beispiel ringförmig ausgebildet. Außerdem kann der Klemmabschnitt in seiner Umfangsrichtung um die Wanddurchbrechung herum segmentiert sein, wobei die einzelnen Segmente entweder unmittelbar aneinander anschließen oder mit Abstand zueinander angeordnet sind.
Der Klemmabschnitt kann auch von einem federelastisch biegbaren Endabschnitt der Klemmhülse gebildet sein, der die Tendenz hat, einen nach radial außen ragenden Verformungszustand einzunehmen und der im nach innen gebogenen Zustand durch den Innenraum des Befestigungsrohres hindurch in den Reaktorraum hineingeschoben wird, wo er sich dann federelastisch aufspreizt.
Eine andere Möglichkeit zur Realisierung der Klemmhülse besteht darin, sie aus mehreren in ihrer Umfangsrichtung aneinandergesetzten Hülsensegmenten herzustellen, wobei jedes Hülsensegment einen Teilbereich des Klemmabschnittes aufweist. Die Hülsensegmente werden im zerlegten Zustand durch das Befestigungsrohr hindurch eingeführt und anschließend zu der Klemmhülse zusammengesetzt, wobei sich aus den erwähnten Teilbereichen der Klemmabschnitt ergibt.
Um den die Wanddurchbrechung umrahmenden Wandabschnitt des Anschluss-Wandabschnittes in dem Klemmspalt festzuklemmen, wird zweckmäßigerweise die Klemmhülse relativ zum Befestigungsrohr axial nach außen zurückgezogen, sodass der Klemmabschnitt in Richtung zur vorderen Stirnfläche des Befestigungsrohres mit einer Klemmkraft beaufschlagt wird, die für das Festklemmen der eingespannten Reaktorwand sorgt.
Zweckmäßigerweise ist die Klemmhülse mit mindestens einem Abstützabschnitt ausgestattet, mit dem sie sich in der montierten Gebrauchslage axial bezüglich des Befestigungsrohres abstützt, sodass die erwähnte Klemmkraft erzeugt wird und/oder aufrechterhalten bleibt. Beispielsweise kann die Klemmhülse einen an der dem Bioreaktor entgegengesetzten Rückseite aus dem Befestigungsrohr herausragenden Abstützabschnitt aufweisen, mit dem sie sich an der rückwärtigen Stirnfläche des Befestigungsrohres abstützt. Der Abstützabschnitt kann aber auch ein Gewinde sein, mit dessen Hilfe die Klemmhülse im Rahmen einer Schraubverbindung an dem Befestigungsrohr fixiert wird oder ist.
Zweckmäßigerweise ist die Sonden-Anschlussvorrichtung mit einem Schneidwerkzeug ausgestattet, das zum Einschneiden der in der Reaktorwand benötigten Wanddurchbrechung nutzbar ist. Ein solches Schneidwerkzeug hat zweckmäßigerweise eine vordere Stirnfläche, wo es mit einer geeigneten Schneidstruktur ausgestattet ist. Vorzugsweise wird die Wanddurchbrechung unter Verwendung eines solchen Schneidwerkzeuges hergestellt, nachdem zuvor das Befestigungsrohr an der Außenfläche der Reaktorwand durch die erwähnten Befestigungsmittel vorfixiert wurde. Das Schneidwerkzeug lässt sich dann von axial außen her in den Innenraum des Befestigungsrohres einführen und in Eingriff mit der noch unversehrten Reaktorwand bringen, um zur Bildung der Wanddurchbrechung einen Reaktorwandbestandteil auszuschneiden. Anschließend kann das Schneidwerkzeug wieder entfernt werden. Zweckmäßigerweise fungiert das Befestigungsrohr beim Schneidvorgang als Führungsrohr für das Schneidwerkzeug, das beim Schneidvorgang zweckmäßigerweise axial vorgeschoben und zugleich auch verdreht wird.
Das Schneidwerkzeug ist zweckmäßigerweise mit einem Ansaugkanalsystem ausgebildet, das nutzbar ist, um den herausgeschnittenen Reaktorwandbestandteil festzuhalten und an einem Hineinfallen in den Reaktorraum zu hindern. Das Ansaugkanalsystem hat eine zur vorderen Stirnseite des Schneidwerkzeuges hin ausmündende Ansaugöffnung, durch die der herausgeschnittene Reaktorwandbestandteil festgehalten wird, wenn das Ansaugkanalsystem mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Beim Herausnehmen des Schneidwerkzeuges aus dem Befestigungsrohr wird dann gleichzeitig auch der Reaktorwandbestandteil mitgenommen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bioreaktor-Anordnung in einem Längsschnitt, wobei unter anderem auch eine mit einer Sonde bestückte Sonden-Anschlussvorrichtung bevorzugter Ausgestaltung ersichtlich ist, die im Rahmen eines vorteilhaften Montageverfahrens am Bioreaktor montiert ist, um diesen mit der Sonden-Anschlussvorrichtung auszustatten, und
2–7 jeweils den in 1 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt I in einer vergrößerten Darstellung ohne Abbildung des optionalen äußeren Stützbehälters und unter Illustration mehrerer zur Ausstattung des Bioreaktors mit der Sonden-Anschlussvorrichtung dienender Verfahrensschritte beziehungsweise -phasen.
Aus der Zeichnung ist eine allgemein mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Bioreaktor-Anordnung ersichtlich, die als wesentliche Bestandteile einen Bioreaktor 2 und eine Sonden-Anschlussvorrichtung 3 aufweist. Vorzugsweise enthält die Bioreaktor-Anordnung 1 auch noch einen zur externen Abstützung des Bioreaktors 2 dienenden Stützbehälter 4. Außerdem verfügt die Bioreaktor-Anordnung 1 zweckmäßigerweise über mindestens eine insbesondere als Messsonde ausgebildete Sonde 5, die mittels der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 an den Bioreaktor 2 anschließbar ist, um insbesondere Messungen in einem von dem Bioreaktor 2 definierten, als Reaktorraum 6 bezeichneten Innenraum vorzunehmen.
Der Bioreaktor 2 ist zweckmäßigerweise von einfachem Aufbau und besteht beim Ausführungsbeispiel aus einem sack- oder beutelartigen Behältnis, dessen flexible Wandung eine den Reaktorraum 6 begrenzende Reaktorwand 7 des Bioreaktors 2 definiert. Vorzugsweise besteht die Reaktorwand 7 aus einem fluiddichten Kunststoffmaterial, das beispielsweise folienartig beziehungsweise folienartig dünn ausgebildet ist.
Eine im Gebrauch des Bioreaktors 2 normalerweise oben angeordnete Reaktoröffnung 8 ermöglicht ein bedarfsgemäßes Einfüllen und Entnehmen einer beliebigen Biomasse, bezüglich der in dem Reaktorraum 6 ein insbesondere biologischer Prozess durchgeführt werden soll. Die nicht abgebildete Biomasse ist insbesondere flüssig und kann beispielsweise eine Mischung aus einer Nährlösung und Bakterien sein.
Je nach Ausgestaltung des Bioreaktors 2 und des durchzuführenden Prozesses kann die Reaktoröffnung 8 offen oder auch verschließbar sein.
Aufgrund der Flexibilität der Reaktorwand 7 ist es vorteilhaft, wenn der Bioreaktor 2 zur Durchführung des gewünschten Prozesses in dem Stützbehälter 4 platziert wird. Dieser verfügt über eine einen Behälterinnenraum 12 umschließende Stützwand 13, an die sich die nachgiebige Reaktorwand 7 zur Abstützung und zur Vorgabe einer gewünschten äußeren Gestalt des Bioreaktors 2 von innen her anlegen kann. Der Bioreaktor 2 wird also zur Durchführung eines Prozesses zweckmäßigerweise in dem Behälterinnenraum 12 platziert.
Die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 ist in einer aus 1 und 7 ersichtlichen montierten Gebrauchslage gebrauchsfertig im Bereich eines Anschluss-Wandabschnittes 14 der Reaktorwand 7 an der Reaktorwand befestigt. Mit Hilfe der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 kann eine insbesondere stabförmig ausgebildete Sonde 5 an den Bioreaktor 2 angeschlossen werden. Im angeschlossenen Zustand ragt die Sonde 5 mit einem Messkopf 15 voraus von außen her in den Reaktorraum 6 hinein und ist in der Lage, Messungen an der im Reaktorraum 6 befindlichen Biomasse vorzunehmen, beispielsweise chemische Messungen des pH-Werts oder auch optische Messungen zur Charakterisierung der Flüssigkeit.
Um der Sonde 5 das Eintauchen in den Reaktorraum 6 zu ermöglichen, ist die Reaktorwand 7 im Bereich des Anschluss-Wandabschnittes 14 mit einer Wanddurchbrechung 16 versehen, durch die die Sonde 5 hindurchgreifen kann.
Die Stützwand 13 des Stützbehälters 4 ist mit axialer Flucht zu der Wanddurchbrechung 16 der Reaktorwand 7 mit einer bevorzugt kanalförmig ausgebildeten Durchgangsöffnung 17 versehen, die zweckmäßigerweise durch einen rohrstutzenartigen Fortsatz 18 der Stützwand 13 definiert wird. Die an dem Bioreaktor 2 angebrachte Sonden-Anschlussvorrichtung 3 erstreckt sich durch diese Durchgangsöffnung 17 hindurch, wobei die periphere Umfangsfläche 17a der Durchgangsöffnung 17 eine Querabstützung und mithin Lagestabilisierung der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 bewirken kann.
Die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 enthält als wesentliche Komponenten ein Befestigungsrohr 22 und eine Klemmhülse 23. In der aus 1 und 7 ersichtlichen montierten Gebrauchslage der Sonden-Anschlussvorrichtung 3, auf die sich auch die weiteren Ausführungen beziehen, sofern keine abweichenden Angaben gemacht werden, liegt das Befestigungsrohr 22 mit seiner einen ringförmigen Stirnfläche, die als vordere Stirnfläche 24 bezeichnet sei, an der dem Reaktorraum 6 abgewandten Außenfläche 25 des Anschluss-Wandabschnittes 14 der Reaktorwand 7 an. Das Befestigungsrohr 22 ist insbesondere so positioniert, dass seine Rohrlängsachse 26 zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig zu der Außenfläche 25 ausgerichtet ist. Das Befestigungsrohr 22 ist außerdem so angeordnet, dass seine ringförmige vordere Stirnfläche 24 die in dem Anschluss-Wandabschnitt 14 ausgebildete Wanddurchbrechung 16 umrahmt. Vorzugsweise ist das Befestigungsrohr 22 koaxial zu der Wanddurchbrechung 16 ausgerichtet.
Der Durchmesser der Wanddurchbrechung 16 ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen gleichgroß wie der Innendurchmesser D_i des Befestigungsrohres 22 zumindest im Bereich der vorderen Stirnfläche 24. Mit anderen Worten bezeichnet D_i den Innendurchmesser des das Befestigungsrohr 22 koaxial durchsetzenden Rohrinnenraumes 27.
Das Befestigungsrohr 22 ist unter Mitwirkung der erwähnten Klemmhülse 23 an der Reaktorwand 7 befestigt. Die bevorzugt rohrförmig ausgebildete Klemmhülse 23 hat verglichen mit dem Innendurchmesser D_i des Befestigungsrohrs 22 einen gleichgroßen oder geringfügig kleineren Außendurchmesser Da und erstreckt sich in axialer Richtung in dem Rohrinnenraum 27. Exemplarisch hat die Klemmhülse 23 eine größere axiale Länge als das Befestigungsrohr 22 und ist so in dem Befestigungsrohr 22 angeordnet, dass es den Rohrinnenraum 27 vollständig durchsetzt, sodass sie einerseits mit einem vorderen Endabschnitt 28 an der die vordere Stirnfläche 24 aufweisenden Vorderseite aus dem Befestigungsrohr 22 herausragt und außerdem mit einem axial entgegengesetzten rückwärtigen Endabschnitt 32 an der dem Bioreaktor 2 axial abgewandten Rückseite des Befestigungsrohres 22 herausragt. Das Befestigungsrohr 22 verfügt an seiner Rückseite über eine axial entgegengesetzt zu der vorderen Stirnfläche 24 orientierte rückwärtige Stirnfläche 33.
Der über die vordere Stirnfläche 24 des Befestigungsrohres 22 hinausragende vordere Endabschnitt 28 der Klemmhülse 23 durchsetzt auch die sich anschließende Wanddurchbrechung 16 und bildet einen in den Reaktorraum 6 hineinragenden Klemmabschnitt 34, der innerhalb des Reaktorraumes 6 bezüglich der Rohrlängsachse 26 radial nach außen ragt. Auf diese Weise ragt der Klemmabschnitt 34 in einen der vorderen Stirnfläche 24 des Befestigungsrohres 22 mit Abstand vorgelagerten Bereich und begrenzt gemeinsam mit der vorderen Stirnfläche 24 des Befestigungsrohrs 22 einen axialen Klemmspalt 35, in den ein die Wanddurchbrechung 16 umrahmender ringförmiger Randbereich 36 des Anschluss-Wandabschnittes 14 von radial außen her hineinragt.
Indem der Klemmabschnitt 34 axial in Richtung zur vorderen Stirnfläche 24 des Befestigungsrohrs 22 vorgespannt ist, wird der in den Klemmspalt 25 hineinragende Randbereich 36 des Anschluss-Wandabschnittes 14 klemmend festgehalten. Umgekehrt wird durch diese Klemmung die aus Befestigungsrohr 22 und Klemmhülse 23 bestehende Baugruppe an dem Anschluss-Wandabschnitt 14 der Reaktorwand 7 gehalten.
Die Klemmwirkung ist zweckmäßigerweise ausreichend groß, um den Anschlussbereich fluiddicht abzudichten. Insbesondere wird einerseits der Klemmabschnitt 34 fluiddicht mit der Innenfläche 37 des Anschluss-Wandabschnittes 14 verpresst und wird außerdem auch die vordere Stirnfläche 24 des Befestigungsrohrs 22 fluiddicht mit dem Klemmabschnitt 34 verpresst.
Bei Bedarf können an der vorderen Stirnfläche 24 und/oder an dem Klemmabschnitt 34 Dichtungsmittel angeordnet oder ausgebildet sein, die durch Zusammenwirken mit dem Anschluss-Wandabschnitt 14 die Dichtwirkung hervorrufen oder zumindest unterstützen.
Damit der Klemmabschnitt 34 die gewünschte axiale Klemmkraft auf die vordere Stirnfläche 24 ausüben kann, ist die Klemmhülse 23 zweckmäßigerweise an anderer Stelle in der Gegenrichtung axial bezüglich des Befestigungsrohrs 22 abgestützt. Hierzu ist die Klemmhülse 23 zweckmäßigerweise mit einem Abstützabschnitt 38 versehen, über den sie sich an dem Befestigungsrohr 22 in Richtung zur vorderen Stirnfläche 24 hin axial abstützt.
Beim Ausführungsbeispiel ist der Abstützabschnitt 38 von dem über die rückwärtige Stirnfläche 33 des Befestigungsrohrs 22 hinausragenden rückwärtigen Endabschnitt 32 der Klemmhülse 23 gebildet, der als nach radial außen vorstehender Radialvorsprung ausgebildet ist, der vor die rückwärtige Stirnfläche 33 des Befestigungsrohrs 22 ragt. Vorzugsweise hat der Abstützabschnitt 38 die Form eines Ringbundes.
Auf diese Weise ist die axiale Einstecktiefe der Klemmhülse 23 bezüglich des Befestigungsrohrs 22 begrenzt und der Klemmabschnitt 34 kann die gewünschte Klemmkraft bezüglich des Randbereiches 36 des Anschluss-Wandabschnittes 14 entfalten.
Alternativ könnte der Abstützabschnitt 38 beispielsweise auch von einem Außengewindeabschnitt der Klemmhülse 23 gebildet sein, der in einen Innengewindeabschnitt des Befestigungsrohrs 22 eingeschraubt ist, um die gewünschte axiale Abstützung zu erzielen. Außerdem sind auch weitere alternative Abstützmöglichkeiten realisierbar.
Die Klemmhülse 23 ist von einem Hülseninnenraum 42 axial durchsetzt, der sowohl im Bereich der dem Klemmabschnitt 34 zugeordneten Vorderseite als auch im Bereich der entgegengesetzten Rückseite der Klemmhülse 23 ausmündet. Dieser Hülseninnenraum 42 definiert einen Sonden-Aufnahmeraum 42a, in dem die montierte Sonde 5 aufgenommen ist. Die montierte Sonde 5 erstreckt sich durch den Sonden-Aufnahmeraum 42a hindurch und ragt mit ihrem den Messkopf 15 aufweisenden vorderen Endabschnitt in den Reaktorraum 6 hinein. Ihr rückwärtiger Endabschnitt 43 ragt zweckmäßigerweise ebenfalls aus der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 heraus und ist zweckmäßigerweise mit elektrischen und/oder optischen Anschlussmitteln 44 versehen, die nutzbar sind, um von der Sonde 5 erfasste Messdaten an eine elektronische Auswerteeinrichtung zu übermitteln, die nicht weiter abgebildet ist.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Klemmhülse 23 nur über eine Teillänge des Rohrinnenraums 27, sodass der Rohrinnenraum 27 und der Hülseninnenraum 42 gemeinsam den Sonden-Aufnahmeraum 42a definieren.
Der Klemmabschnitt 34 ist beim Ausführungsbeispiel durch plastische Verformung des vorderen Endabschnittes 28 der Klemmhülse 23 entstanden. Hierauf wird anlässlich der noch folgenden Erläuterung eines bevorzugten Herstellungs- und/oder Montageverfahrens noch näher eingegangen.
Das Befestigungsrohr 22 ist an seiner vorderen Stirnfläche 24 zweckmäßigerweise mit einer Saugkammer 45 versehen, die zu der vorderen Stirnfläche 24 hin offen ist. Die Saugkammer 45 ist zweckmäßigerweise als Ringkammer ausgebildet und konzentrisch zu der Rohrlängsachse 26 angeordnet. Beispielsweise ist sie nach Art einer Ringnut axial in die vordere Stirnfläche 24 eingebracht.
Die ringförmige Saugkammer 45 umrahmt die Wanddurchbrechung 16, sodass ihr der die Wanddurchbrechung 16 umschließende ringförmige Randbereich 36 des Anschluss-Wandabschnittes 14 vorgelagert ist. Die axial orientierte Saugöffnung 46 der Saugkammer 45 wird also von dem Anschluss-Wandabschnitt 14 abgedeckt. Ein in der Saugkammer 45 erzeugter Unterdruck hat zur Folge, dass der Anschluss-Wandabschnitt 14 rings um die Wanddurchbrechung 16 herum axial an das Befestigungsrohr 22 herangezogen und daran durch Unterdruck festgehalten wird.
Dies ist für das schon erwähnte, noch zu beschreibende Verfahren relevant.
Mindestens ein mit der Saugkammer 45 kommunizierender, die Wandung des Befestigungsrohres 22 durchziehender Saugkanal 47 ermöglicht das bedarfsgemäße Anlegen eines Unterdruckes. Hierzu führt der Saugkanal 47 zweckmäßigerweise zu einer an der Außenfläche des Befestigungsrohres 22 zugänglichen Unterdruck-Anschlussöffnung 48, an der sich beispielsweise ein mit einer Unterdruckquelle verbundener Unterdruckschlauch anschließen lässt. Als Unterdruckquelle kommt beispielsweise eine Vakuumpumpe oder eine nach dem Strahldüsenprinzip arbeitende Ejektoreinrichtung in Frage.
Von Vorteil ist es, wenn die Saugkammer 45 über eine nur geringe Breite verfügt und schlitzförmig gestaltet ist.
Wie schon erwähnt, ist die Reaktorwand 7 zweckmäßigerweise flexibel verformbar. Insbesondere hat sie biegeschlaffe Eigenschaften. Dies kann für die Reaktorwand 7 insgesamt gelten oder auch nur für den Anschluss-Wandabschnitt 14. Jedenfalls hat diese Flexibilität den Vorteil, dass der Anschluss-Wandabschnitt 14 sich aufgrund des anlegbaren Unterdruckes sicher so an die vordere Stirnfläche 24 anlegen kann, dass die Saugöffnung 46 der Saugkammer 45 komplett abgedeckt ist und sich ein hoher Unterdruck aufbauen kann.
Zu der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 gehört zweckmäßigerweise auch ein nur im Zusammenhang mit der Montage der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 genutztes Schneidwerkzeug 52, das verwendet wird, um die Wanddurchbrechung 16 in die Reaktorwand 7 einzubringen. Ein solches, in 3 und 4 illustriertes Schneidwerkzeug 52 ist vorzugsweise stabförmig ausgebildet und verfügt an einer vorderen Stirnseite 53 über eine Schneidstruktur 54, die sich beispielsweise aus mehreren in einer Ringform angeordneten Schneidklingen zusammensetzt oder auch von einem Schneidring gebildet sein kann.
Das Schneidwerkzeug 52 ist insbesondere so gestaltet, dass es ein Einbringen der Wanddurchbrechung 16 im zuvor an der Reaktorwand 7 vorfixierten Zustand des Befestigungsrohres 22 ermöglicht. Dieses Vorfixieren des Befestigungsrohres 22 ist beim Ausführungsbeispiel durch Befestigungsmittel 55 realisierbar, zu denen die Saugkammer 45 gehört. Exemplarisch bilden die Saugöffnung 46, der mindestens eine Saugkanal 47 und die Unterdruck-Anschlussöffnung 48 zum Vorfixieren des Befestigungsrohres 22 an der Reaktorwand 7 verwendbare Befestigungsmittel 55.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform wird ein Klebstoff als Befestigungsmittel verwendet, mit dessen Hilfe das Befestigungsrohr 22 an der Außenfläche 25 der Reaktorwand 7 festklebbar ist.
Das an der Reaktorwand 7 vorfixierte Befestigungsrohr 22 ist als Führungsrohr 22a für das Schneidwerkzeug 52 beim Einschneiden beziehungsweise Einbringen der Wanddurchbrechung 16 nutzbar. Vorzugsweise bildet dabei die Innenumfangsfläche des Befestigungsrohres 22 eine Führungsfläche 56 für die Schneidbewegung des Schneidwerkzeuges 52. Das Schneidwerkzeug 52 kann mit seiner vorderen Stirnseite 53 voraus von der der Reaktorwand 7 entgegengesetzten Rückseite her gemäß Pfeil 57 in 3 in das Befestigungsrohr 22 eingeführt und in Schneideingriff mit dem noch undurchbrochenen Anschluss-Wandabschnitt 14 gebracht werden. Die 4 zeigt in diesem Zusammenhang einen Zustand nach dem Einbringen der Wanddurchbrechung 16, in dem das Schneidwerkzeug 52 den Anschluss-Wandabschnitt 14 durchstoßen und dabei einen Reaktorwandbestandteil 58 herausgetrennt hat. Bei dem herausgetrennten Reaktorwandbestandteil 58 handelt es sich insbesondere um einen scheibenförmigen Bereich der Reaktorwand 7.
Um zu verhindern, dass der herausgetrennte Reaktorwandbestandteil 58 im Reaktorraum 6 verbleibt, ist das Schneidwerkzeug 52 an seiner vorderen Stirnseite 53 zweckmäßigerweise mit einer Ansaugöffnung 62 versehen, die zu einem das Schneidwerkzeug 52 durchziehenden Ansaugkanalsystem 63 gehört, an das mittels einer nicht weiter abgebildeten Unterdruckquelle von außen her ein Unterdruck anlegbar ist. Die Ansaugöffnung 62 gehört zweckmäßigerweise zu einer einen Bestandteil des Ansaugkanalsystems 63 bildenden stirnseitigen Ansaugkammer 64, die mit einem weiterführenden Ansaugkanal 65 des Ansaugkanalsystems 63 kommuniziert.
Die Ansaugöffnung 62 ist von der Schneidstruktur 54 umgeben. Dadurch kommt beim Einschneiden der Wanddurchbrechung 16 der herauszutrennende Reaktorwandbestandteil 58 axial vor der Ansaugöffnung 62 zu liegen und wird, wenn an dem Ansaugkanalsystem 63 ein Unterdruck anliegt, durch das Schneidwerkzeug 52 angesaugt und festgehalten, wobei es insbesondere in die Ansaugkammer 64 eingesaugt wird.
Wird das Schneidwerkzeug 52 anschließend gemäß Pfeil 66 wieder aus dem Befestigungsrohr 22 herausgezogen, nimmt es den herausgeschnittenen Reaktorwandbestandteil 58 mit.
Die Schneidstruktur 54 kann auch motorisch antreibbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Schneidwerkzeug 52 einen elektrischen Antriebsmotor enthalten, mit dem sich eine rotative Schneidbewegung der Schneidstruktur 54 erzeugen lässt.
Im Folgenden soll anhand der verschiedenen Abbildungen ein besonders vorteilhafter Verfahrensablauf zur Ausstattung des Bioreaktors 2 mit der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 erläutert werden.
In einem ersten Schritt wird der Bioreaktor 2 in dem Stützbehälter 4 platziert, sodass ein den Anschluss-Wandabschnitt 14 bildender Wandabschnitt seiner Reaktorwand 7 axial innen vor der Mündung der Durchgangsöffnung 17 zu liegen kommt.
In einem nächsten Schritt wird das Befestigungsrohr 22 von außen her in die Durchgangsöffnung 17 der Stützwand eingeführt und mit seiner vorderen Stirnfläche 24 voraus in Richtung zum Bioreaktor 2 verschoben, bis es mit der vorderen Stirnfläche 24 gemäß 2 an der Außenfläche 25 des Anschluss-Wandabschnittes 14 zur Anlage gelangt. Anschließend wird an der Unterdruck-Anschlussöffnung 48 ein Vakuum angelegt, das in der Saugkammer 45, die von dem Anschluss-Wandabschnitt 14 abgedeckt ist, einen Unterdruck erzeugt. Infolgedessen wird das Befestigungsrohr 22 mittels Unterdruck an der Reaktorwand 7 vorfixiert.
In einem nächsten Schritt wird mittels des Schneidwerkzeuges 52 in dem Anschluss-Wandabschnitt 14 eine mit dem Rohrinnenraum 27 axial fluchtende Wanddurchbrechung 16 eingebracht. Dies geschieht durch koaxiales Einführen des Schneidwerkzeuges 52 in der Pfeilrichtung 57 gemäß 3, wobei die Schneidstruktur 54 vorauseilt und der Reaktorwand 7 zugewandt ist.
Anschließend wird gemäß 4 der Anschluss-Wandabschnitt 14 durch das Schneidwerkzeug 52 mit Hilfe der Schneidstruktur 54 durchstoßen, was insbesondere im Rahmen einer fortgesetzten, durch Pfeil 67 angedeuteten Axialbewegung 67 des Schneidwerkzeuges 52 erfolgt. Dieser Axialbewegung 67 ist zweckmäßigerweise eine Rotationsbewegung gemäß Pfeil 68 um die Längsachse 69 des Schneidwerkzeuges 52 überlagert, sodass der schon erwähnte Reaktorwandbestandteil 58 sauber herausgeschnitten und die Wanddurchbrechung 16 erzeugt wird.
Bei diesem Schneidvorgang ist an das Ansaugkanalsystem 63 ein Unterdruck angelegt, der dafür sorgt, dass der herausgetrennte Reaktorwandbestandteil 58 in die Ansaugkammer 64 eingesaugt und darin festgehalten wird.
Anschließend wird das Schneidwerkzeug 52 gemäß Pfeil 66 in 4 wieder aus dem Rohrinnenraum 27 herausgezogen, wobei der durch Unterdruck anhaftende Reaktorwandbestandteil 58 mitentfernt wird.
Der eben geschilderte Vorgang zum Einbringen der Wanddurchbrechung 16 kann entfallen, wenn die Wanddurchbrechung 16 schon vor dem Anbringen des Befestigungsrohrs 22 in der Reaktorwand 7 ausgebildet ist. Die Wanddurchbrechung 16 kann insbesondere dann schon vor dem Anbringen der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 in die Reaktorwand 7 eingebracht werden, wenn genau bekannt ist, an welcher Stelle der Reaktorwand 7 die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 platziert werden soll. Die geschilderte Verfahrensweise hat den Vorteil, dass sich bei der Montage der Sonden-Anschlussvorrichtung 3 ein unter Umständen schwieriges Ausrichten einer vorab eingebrachten Wanddurchbrechung 16 bezüglich des Befestigungsrohres 22 erübrigt.
Wenn das Befestigungsrohr 22 außen an der Reaktorwand 7 vorfixiert ist und auch die mit dem Rohrinnenraum 27 axial fluchtende Wanddurchbrechung 16 der Reaktorwand 7 vorliegt, wird mit dem Klemmabschnitt 34 voraus die Klemmhülse 23 durch die an der rückwärtigen Stirnfläche 33 des Befestigungsrohrs 22 befindliche rückwärtige Rohröffnung 72 (1) hindurch gemäß Pfeil 73 in 5 axial in den Rohrinnenraum 27 eingeführt. Die Klemmhülse 23 wird so weit axial in Richtung zum vorgelagerten Bioreaktor 2 bewegt, bis der Klemmabschnitt 34 an der vorderen Stirnfläche 24 aus dem Rohrinnenraum 27 ausgetreten ist und durch die sich koaxial anschließende Wanddurchbrechung 16 hindurch in den Reaktorraum 6 hineinragt.
Entweder unmittelbar beim Einführen in den Reaktorraum 6 oder danach wird der Klemmabschnitt 34 gemäß Pfeilen 71 in 5 relativ zum sich anschließenden Hülsenkörper 74 der Klemmhülse 23 nach radial außen verlagert. Exemplarisch erfolgt dies in vorteilhafter Weise durch ein radiales, allseitiges Auseinanderspreizen des bevorzugt ringförmigen Klemmabschnittes 34 mit Hilfe eines Verformungswerkzeuges 75, das gemäß Pfeil 76 von axial außen her in den Hülseninnenraum 42 eingeschoben wird, und mit dem in seinen Vorschubweg ragende Bestandteile des Klemmabschnittes 34 zur Einleitung der erforderlichen Verformungskraft beaufschlagt werden. Bei dem Verformungswerkzeug 75 handelt es sich insbesondere um ein stempelartiges Werkzeug, das beim Ausführungsbeispiel eine stangenförmige Gestalt hat.
Bei diesem Umformvorgang stützt sich die Klemmhülse 23 mit dem an ihrem rückwärtigen Endabschnitt 32 befindlichen Abstützabschnitt 38 axial am Befestigungsrohr 22 ab (1).
Durch das nach radial außen hin erfolgende Umbiegen des Klemmabschnittes 34 gelangt der Klemmabschnitt 34 gemäß 6 in eine der vorderen Stirnfläche 24 axial vorgelagerte Position, sodass sich der oben erwähnte Klemmspalt 35 ausbildet. Der in diesen Klemmspalt 35 hineinragende, die Wanddurchbrechung 16 umrahmende Randbereich 36 des Anschluss-Wandabschnittes 14 wird dabei festgeklemmt. Mit anderen Worten wird der Klemmabschnitt 34 so weit verformt beziehungsweise umgebogen, dass er den Anschluss-Wandabschnitt 14 in dem Randbereich 36 an der dem Reaktorraum 6 zugewandten Innenfläche 37 beaufschlagt und gegen die ringförmige vordere Stirnfläche 24 des Befestigungsrohres 22 drückt.
In diesem Zustand ist das Befestigungsrohr 22 mit Hilfe der Klemmhülse 23 an der Reaktorwand 7 endfixiert. Das Verformungswerkzeug 75 kann daher gemäß Pfeil 77 in 6 wieder aus der im Befestigungsrohr 22 zurückbleibenden Klemmhülse 23 herausbewegt werden.
Nach der Endfixierung wird zweckmäßigerweise der nicht mehr benötigte Unterdruck in der Saugkammer 45 entfernt. Eine zuvor an die Unterdruck-Anschlussöffnung 48 angeschlossene Vakuumerzeugervorrichtung kann weggenommen werden.
Abschließend kann der durch das Entfernen des Verformungswerkzeuges 75 freigegebene Hülseninnenraum 42 als Sonden-Aufnahmeraum 42a zur Bestückung mit einer Sonde 5 gemäß 7 genutzt werden. Die Sonde 5 ist an ihrem Außenumfang zweckmäßigerweise mit mindestens einem sie umschließenden Dichtungsmittel 78 ausgestattet, das unter Abdichtung an der Innenumfangsfläche der Klemmhülse 23 anliegt, sodass ein Austritt von Biomasse aus dem Reaktorraum 6 durch die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 hindurch vermieden ist.
Der Klemmabschnitt 34 und ein den Klemmabschnitt 34 tragender Hülsenkörper 74 der Klemmhülse 23 können einstückig miteinander ausgebildet oder auch als separate, durch geeignete Mittel aneinander fixierte Komponenten realisiert sein.
Auf ein spezielles Verformungswerkzeug 75 kann verzichtet werden, wenn der Klemmabschnitt 34 so ausgebildet ist, dass er sich selbsttätig in die den Klemmspalt 35 definierende, aus 6 und 7 hervorgehende Klemmstellung bewegt. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass die Klemmhülse 23 im Bereich des Klemmabschnittes 34 federelastisch ausgebildet und federnd in die Klemmstellung vorgespannt ist, sodass der Klemmabschnitt 34 zum Hindurchführen durch den Hülseninnenraum 42 in eine Montagestellung gebogen ist, aus der er sich in die Klemmstellung verformt, wenn er aus dem Befestigungsrohr 22 austritt und von dem Befestigungsrohr 22 nicht mehr radial zurückgehalten wird.
Das Befestigungsrohr 22 ist an der vorderen Stirnfläche 24 im Übergangsbereich zu dem Rohrinnenraum 27 zweckmäßigerweise mit einer aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Fase versehen.
Zweckmäßigerweise ist die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 mit nicht weiter abgebildeten Befestigungsmitteln ausgestattet, die eine insbesondere lösbare Befestigung der in die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 eingeführten Sonde 5 ermöglichen.
Aufgrund ihres einfachen Aufbaus kann die Sonden-Anschlussvorrichtung 3 relativ einfach sterilisiert werden, sodass sie auch höheren hygienischen Anforderungen entsprechen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8813873 U1 [0004]

Claims

Sonden-Anschlussvorrichtung zum Anschließen einer Sonde (5) an einen Bioreaktor (2), wobei der Bioreaktor (2) eine einen Reaktorraum (6) begrenzende Reaktorwand (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden-Anschlussvorrichtung (3) in ihrer montierten Gebrauchslage an einem Anschluss-Wandabschnitt (14) der Reaktorwand (7) fixiert ist und wenigstens Folgendes aufweist: – ein Befestigungsrohr (22), das eine in der montierten Gebrauchslage an der Außenfläche (25) des Anschluss-Wandabschnittes (14) anliegende und dabei eine Wanddurchbrechung (16) des Anschluss-Wandabschnittes (14) umrahmende ringförmige vordere Stirnfläche (24) aufweist, – eine Klemmhülse (23), die sich in der montierten Gebrauchslage axial zumindest ein Stückweit in dem Befestigungsrohr (22) erstreckt und die an einer Vorderseite einen Klemmabschnitt (34) aufweist, der in der montierten Gebrauchslage axial über die vordere Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) hinausragt und durch die Wanddurchbrechung (16) hindurch in den Reaktorraum (6) hineinragt, wo er radial nach außen vor die vordere Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) ragt, sodass er gemeinsam mit der vorderen Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) einen Klemmspalt (35) definiert, in dem ein die Wanddurchbrechung (16) umrahmender Randbereich (36) des Anschluss-Wandabschnittes (14) der Reaktorwand (7) festgeklemmt ist, und – einen vom Innenraum (27) des Befestigungsrohres (22) und/oder vom Innenraum (42) der Klemmhülse (23) definierten Sonden-Aufnahmeraum (42a) zur Aufnahme einer durch den Klemmabschnitt (34) hindurch in den Reaktorraum (6) hineinragenden Sonde (5).
Sonden-Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Befestigungsrohr (22) mindestens eine zu der vorderen Stirnfläche (24) offene Saugkammer (45) ausgebildet ist, die mit mindestens einem die Wandung des Befestigungsrohres (22) durchziehenden Saugkanal (47) kommuniziert, an den ein Unterdruck anlegbar ist, um das Befestigungsrohr (22) unterdruckbedingt an dem Anschluss-Wandabschnitt (14) zu fixieren, wobei der Saugkanal (47) zweckmäßigerweise mit einer das Anlegen eines Unterdruckes von außen her ermöglichenden Unterdruck-Anschlussöffnung (48) des Befestigungsrohres (22) kommuniziert.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Saugkammer (45) ringförmig ausgebildet ist und sich rings um die von der vorderen Stirnfläche (24) umrahmte Öffnung des Befestigungsrohres (22) herum erstreckt, wobei die Saugkammer (45) insbesondere schlitzförmig ausgebildet ist.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (34) ein radial nach außen umgebogener Endabschnitt (28) der Klemmhülse (23) ist.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (34) ein durch ein Verformungswerkzeug (75) plastisch verformter oder ein aufgrund inhärenter Federelastizität umgebogener Endabschnitt (28) der Klemmhülse (23) ist.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktorwand (7) zumindest im Bereich des Anschluss-Wandabschnittes (14) und zweckmäßigerweise in ihrer Gesamtheit flexible Eigenschaften hat, wobei sie insbesondere folienartig und/oder biegeschlaff ausgebildet ist.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (23) das Befestigungsrohr (22) axial vollständig durchsetzt, wobei der Sonden-Aufnahmeraum (42a) zweckmäßigerweise ausschließlich vom Innenraum (42) der Klemmhülse (23) gebildet ist.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (23) mindestens einen Abstützabschnitt (38) aufweist, mit dem sie sich in der montierten Gebrauchslage axial bezüglich des Befestigungsrohrs (22) abstützt, insbesondere an einer der vorderen Stirnfläche (24) entgegengesetzten rückwärtigen Stirnfläche (33) des Befestigungsrohres (22).
Sonden-Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schneidwerkzeug (52) aufweist, das von der der vorderen Stirnfläche (24) entgegengesetzten Rückseite her in das an dem Anschluss-Wandabschnitt (14) vorfixierte Befestigungsrohr (22) einführbar ist, um in den Anschluss-Wandabschnitt (14) die Wanddurchbrechung (16) einzuschneiden, wobei das Befestigungsrohr (22) zweckmäßigerweise ein Führungsrohr (22a) zur Führung des Schneidwerkzeuges (52) bildet.
Sonden-Anschlussvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schneidwerkzeug (52) ein mit einer Ansaugöffnung (62) zur vorderen Stirnseite des Schneidwerkzeuges (52) hin ausmündendes, mit einem Unterdruck beaufschlagbares Ansaugkanalsystem (63) ausgebildet ist, wobei die Ansaugöffnung (62) von einer zum Ausschneiden der Wanddurchbrechung (16) des Anschluss-Wandabschnittes (14) dienenden Schneidstruktur (54) des Schneidwerkzeuges (52) umgeben ist und wobei die Ansaugöffnung (62) geeignet ist, einen zur Bildung der Wanddurchbrechung (16) aus dem Anschluss-Wandabschnitt (14) herausgeschnittenen Reaktorwandbestandteil (58) unterdruckbedingt festzuhalten.
Bioreaktor-Anordnung, bestehend aus einem Bioreaktor (2) und einer unter Einnahme ihrer montierten Gebrauchslage an der Reaktorwand (7) fixierten Sonden-Anschlussvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zur Ausstattung eines Bioreaktors (2) mit einer das Anschließen einer Sonde ermöglichenden Sonden-Anschlussvorrichtung (3), wobei der Bioreaktor (2) eine einen Reaktorraum (6) begrenzende Reaktorwand (7) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Ansetzen eines Befestigungsrohres (22) mit einer ringförmigen vorderen Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) an die Außenfläche (25) eines Anschluss-Wandabschnittes (14) der Reaktorwand (7), an der die Sonden-Anschlussvorrichtung (3) angebracht werden soll, – Vorfixieren des Befestigungsrohres (22) an der Außenfläche (25) des Anschluss-Wandabschnittes (14) durch Befestigungsmittel (55), – Hindurchführen eines Klemmabschnittes (34) einer sich im Innenraum (27) des Befestigungsrohres (22) erstreckenden Klemmhülse (23) durch eine in dem Anschluss-Wandabschnitt (14) der Reaktorwand (7) ausgebildete und von der vorderen Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) umrahmte Wanddurchbrechung (16) hindurch in den Reaktorraum (6) hinein, wobei der Klemmabschnitt (34) an einer Vorderseite der Klemmhülse (23) angeordnet ist, – derartiges Positionieren des Klemmabschnittes (34), dass er im Reaktorraum (6) radial nach außen vor die vordere Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) ragt und gemeinsam mit der vorderen Stirnfläche (24) des Befestigungsrohres (22) einen Klemmspalt (35) definiert, in dem ein die Wanddurchbrechung (16) umrahmender Randbereich (36) des Anschluss-Wandabschnittes (14) der Reaktorwand (7) festgeklemmt ist, wobei das Befestigungsrohr (22) durch diese Maßnahme an der Reaktorwand (7) endfixiert wird, – Nutzung des Innenraumes (27) des Befestigungsrohres (22) und/oder des Innenraumes (42) der Klemmhülse (23) als Sonden-Aufnahmeraum (42a) zur Aufnahme einer durch den Klemmabschnitt (34) hindurch in den Reaktorraum (6) hineinragenden Sonde (5).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddurchbrechung (16) des Anschluss-Wandabschnittes (14) mittels eines in den Innenraum (27) des Befestigungsrohres (22) eingeführten Schneidwerkzeuges (52) hergestellt wird, nachdem das Befestigungsrohr (22) an der Reaktorwand (7) vorfixiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsrohr (22) mittels Unterdruck an der Reaktorwand (7) vorfixiert wird, wobei der Unterdruck wieder entfernt wird, nachdem das Befestigungsrohr (22) unter Mitwirkung der Klemmhülse (23) an der Reaktorwand (7) endfixiert wurde, wobei zur Vorfixierung mittels Unterdruck zweckmäßigerweise mindestens eine in dem Befestigungsrohr (22) ausgebildete und zu dessen vorderer Stirnfläche (24) hin offene Saugkammer (45) der Befestigungsmittel (55) verwendet wird, die mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmabschnitt (34) durch radiales Verformen oder Umbiegen eines vorderen Endabschnittes (28) der Klemmhülse (23) erzeugt wird, zu welchem Zweck bevorzugt ein in die Klemmhülse (23) einführbares Verformungswerkzeug (75) genutzt wird oder indem eine Klemmhülse (23) mit inhärent federelastisch biegbarem Endabschnitt (28) verwendet wird, der sich selbsttätig radial verformt, wenn er aus dem Befestigungsrohr (22) hinaus in den Reaktorraum (6) hineingeschoben wird.