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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetrührer zum Rühren eines in einem Gefäß befindlichen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit.
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Bei einem Magnetrührer handelt es sich um ein elektrisches Gerät, das im Labor verwendet wird, um Flüssigkeiten zu rühren. Die Flüssigkeit befindet sich dabei in einem Gefäß, insbesondere einem Glasgefäß, z. B. einem Becherglas oder einem Erlenmeyerkolben. Üblicherweise wird das Gefäß auf eine Stellplatte gestellt. Unter der Stellplatte ist eine Magnetanordnung angeordnet, durch die ein Drehmagnetfeld erzeugt wird, das auf einen in dem Gefäß befindlichen Magnet-Rührstab wirkt, der dann die Flüssigkeit rührt.
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Die Stellplatte kann als beheizbare Stellplatte, d. h. als Heizplatte, ausgebildet sein, um die Flüssigkeit während des Rührens gleichzeitig aufzuheizen. Die Aufheizzeiten sind dabei vergleichsweise lang, und eine Temperaturregelung reagiert entsprechend träge.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Magnetrührer zu schaffen, der ein schnelleres Aufheizen des in dem Gefäß befindlichen Mediums ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Magnetrührer mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und insbesondere durch eine alternativ oder zusätzlich zu einer beheizbaren Stellplatte vorgesehene Heizeinrichtung zum Heizen des in dem Gefäß befindlichen Mediums und eine Kontrolleinheit, die dazu ausgebildet ist, die Heizleistung der Heizeinrichtung zu steuern, insbesondere zu regeln.
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Bei einer Heizplatte wird konstruktions- und materialbedingt ein vergleichsweise großer Teil der erzeugten Wärme nicht auf das Gefäß mit dem Medium übertragen, sondern geht, insbesondere durch Abgabe an die Umgebung, verloren. Durch das Heizen des in dem Gefäß, insbesondere Rührgefäß und/oder Glasgefäß, befindlichen Mediums durch eine von einer Heizplatte verschiedene Heizeinrichtung wird ein schnelleres Aufheizen des Mediums ermöglicht. Insbesondere kann Wärme direkt bzw. unmittelbar, aus verschiedenen Richtungen und/oder über einen größeren Flächenbereich hinweg eingetragen werden. Dies erlaubt eine wesentlich verbesserte Regelung der Temperatur des Mediums. Die von einer Heizplatte verschiedene Heizeinrichtung kann alternativ oder zusätzlich zu einer beheizbaren Stellplatte vorgesehen sein. Die Heizleistung der Heizeinrichtung kann durch die Kontrolleinheit separat bzw. unabhängig von der Heizleistung einer optionalen beheizbaren Stellplatte gesteuert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann der Magnetrührer eine Stellplatte aufweisen, insbesondere eine heizbare Stellplatte, für ein darauf aufstellbares Gefäß.
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Insbesondere kann die Heizeinrichtung als eine Widerstandsheizung ausgebildet sein. Insbesondere erfolgt die Stromversorgung der Widerstandsheizung durch den Magnetrührer. Beispielsweise kann die Widerstandsheizung als eine Heizmanschette oder ein Heizband für das Gefäß, insbesondere eine Gefäßwand des eine Gefäßwand und einen Gefäßboden aufweisenden Gefäßes, ausgebildet sein. Eine Heizmanschette kann dabei an die Form des Gefäßes angepasst werden, wodurch ein optimaler Wärmeübergang erreicht und der Wärmeeintrag gleichmäßig verteilt wird.
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Vorzugsweise umfasst der Magnetrührer das Gefäß, welches einen Gefäßkörper aufweist, der mit einem elektrisch leitfähigen Material, das einen Heizwiderstand der Widerstandsheizung bildet, versehen ist. Dabei kann eine Gefäßwand und/der ein Gefäßboden mit dem elektrisch leitfähigen Material versehen sein. Insbesondere steht das elektrisch leitfähige Material in einem physischen Kontakt mit dem Gefäßkörper.
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Das elektrisch leitfähige Material kann beispielsweise wenigstens einen Heizdraht oder wenigstens eine Heizbeschichtung umfassen. Ein Heizdraht kann beispielsweise wendelförmig um eine Gefäßwand des Gefäßkörpers herum angeordnet sein. Das elektrisch leitfähige Material kann sich über wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 25%, besonders bevorzugt wenigstens 50% der Höhe einer Gefäßwand des Gefäßkörpers und/oder über wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 25%, besonders bevorzugt wenigstens 50% des Umfangs einer Gefäßwand des Gefäßkörpers erstrecken.
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Das elektrisch leitfähige Material kann in mehrere, insbesondere voneinander verschiedene, unabhängig voneinander steuerbare, insbesondere regelbare, Heizkreise unterteilt sein, die bevorzugt voneinander verschiedene Heizzonen bilden. Bevorzugt ist die Kontrolleinheit derart ausgebildet, dass die Heizkreise unabhängig voneinander zu- und/oder abschaltbar sind. Die Kontrolleinheit kann derart ausgebildet sein, dass die mehreren Heizkreise in Abhängigkeit von der Füllmenge des Mediums in dem Gefäß gesteuert, insbesondere geregelt werden. Beispielsweise kann ein Gefäß mehrere ringförmig um eine Gefäßwand des Gefäßes umlaufende, aneinander anschließende Heizzonen aufweisen, die jeweils einem Heizkreis entsprechen, wobei bei einem nur wenig gefüllten Gefäß nur die unterste Heizzone oder die untersten Heizzonen und bei einem vollständig gefüllten Gefäß alle Heizzonen beheizt werden. Die Anordnung und/oder relative Lage der Heizzonen zueinander kann in Abhängigkeit von der Form des jeweiligen Gefäßes variieren. Insbesondere kann das elektrisch leitfähige Material für jeden Heizkreis wenigstens einen Heizdraht oder wenigstens eine Heizbeschichtung umfassen.
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Das elektrisch leitfähige Material kann auf einer Innenfläche und/oder einer Außenfläche des Gefäßkörpers, insbesondere einer Gefäßwand oder eines Gefäßbodens, aufgebracht oder in den Gefäßkörper, insbesondere eine Gefäßwand oder einen Gefäßboden, integriert sein.
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Das auf die Innenfläche und/oder die Außenfläche des Gefäßkörpers aufgebrachte elektrisch leitfähige Material kann zumindest teilweise durch eine Beschichtung, beispielsweise eine Folie oder einen Lack oder eine sonstige Versiegelung, bedeckt sein, welche insbesondere elektrisch isolierend sein kann. Durch eine derartige Folie kann das elektrisch leitfähige Material auf einfache und kostengünstige Weise abgeschirmt werden, insbesondere auch gegenüber einem in dem Gefäß befindlichen Medium. Das elektrisch leitfähige Material kann auf die Innenfläche und/oder die Außenfläche des Gefäßkörpers aufgedruckt, aufgeklebt oder aufgeschrumpft oder auf sonstige Weise form- und/oder haftschlüssig aufgebracht sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Gefäßkörper zumindest bereichsweise als ein Verbundglasbauteil ausgeführt ist, welches wenigstens zwei miteinander verbundene Glasschichten, insbesondere Glasscheiben umfasst, wobei das elektrisch leitfähige Material zwischen den wenigstens zwei Glasschichten angeordnet ist. Das elektrisch leitfähige Material kann während der Herstellung in einfacher Weise zwischen die beiden Glasschichten eingelegt werden. Alternativ kann das elektrisch leitfähige Material bei der Glasgefäßherstellung beim Aufblasen eines Glastropfens zu dem Glasgefäß in ein entsprechendes Werkzeug eingelegt und dadurch fest mit dem Glasgefäß verbunden werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähige Material Anschlusskontakte für eine Stromversorgung aufweist und ein Auflager für das Gefäß, insbesondere eine Stellplatte, insbesondere eine Stellfläche der Stellplatte, vorgesehen ist, welches Auflager mit insbesondere gegenförmig ausgebildeten Gegenkontakten versehen ist, die mit einer Stromversorgung für die Heizeinrichtung verbindbar sind. Die Anschlusskontakte und die Gegenkontakte können eine Steckverbindung bilden. Hierzu können beispielsweise die Anschlusskontakte als Kontaktstifte und die Gegenkontakte als Kontaktöffnungen ausgebildet sein, oder umgekehrt. Die Anschlusskontakte können auch als Kontaktflächen und die Gegenkontakte können als insbesondere federnd gelagerte Kontaktstifte ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Anschlusskontakte und die Gegenkontakte derart ausgebildet, dass sie beim Aufstellen des Gefäßes auf das Auflager automatisch elektrisch und optional auch mechanisch miteinander verbunden werden. Bei dem Auflager muss es sich nicht zwangsläufig um eine Stellplatte handeln. Beispielsweise kann das Auflager auch als ein Dreibein oder dergleichen oder als eine sonstige Haltevorrichtung für das Gefäß ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist ein mit der Kontrolleinheit verbundener Temperatursensor vorgesehen, um die Temperatur des Gefäßkörpers und/oder eines in dem Gefäß befindlichen Mediums zu erfassen. Der Temperatursensor kann als separates Bauteil ausgeführt sein und in das Gefäß bzw. in das in dem Gefäß befindliche Medium eingetaucht werden. Ferner kann die Temperatur auch berührungslos erfasst werden, beispielsweise mittels eines IR-Detektors. Bevorzugt jedoch ist der vorgenannte Gefäßkörper mit dem Temperatursensor versehen, um eine besonders einfache Handhabbarkeit zu gewährleisten.
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Der Temperatursensor kann auf der vorgenannten Innenfläche und/oder der vorgenannten Außenfläche des Gefäßkörpers, insbesondere einer Gefäßwand oder einem Gefäßboden, aufgebracht oder in den Gefäßkörper, insbesondere eine Gefäßwand oder einen Gefäßboden, integriert sein. Insbesondere kann der Temperatursensor auf die Innenfläche und/oder die Außenfläche des Gefäßkörpers aufgeklebt werden. Sofern der vorgenannte Gefäßkörper zumindest bereichsweise als ein Verbundglasbauteil ausgeführt ist, welches wenigstens zwei miteinander verbundene Glasschichten umfasst, kann der Temperatursensor zwischen den wenigstens zwei Glasschichten angeordnet sein. Alternativ kann der Temperatursensor bei der Glasgefäßherstellung beim Aufblasen eines Glastropfens zu dem Glasgefäß in ein entsprechendes Werkzeug eingelegt und dadurch fest mit dem Glasgefäß verbunden werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Temperatursensor Teil eines Regelkreises, und die Kontrolleinheit ist dazu ausgebildet, die Temperatur des Gefäßkörpers und/oder des in dem Gefäß befindlichen Mediums zu regeln. Dabei ist es möglich, dass lediglich die Heizleistung einer Heizplatte geregelt wird und die Heizleistung der dann zusätzlich vorgesehenen Heizeinrichtung lediglich gesteuert wird. Auch hierdurch kann bereits ein schnelleres Aufheizen des Mediums erreicht werden. Durch die zusätzliche Heizeinrichtung kann dann eine Grobeinstellung der Solltemperatur erreicht werden, und die exakte Einstellung der Solltemperatur erfolgt jedoch allein durch Regelung der Heizleistung der Heizplatte. Vorzugsweise erfolgt die Regelung der Temperatur des Gefäßes und/oder des in dem Gefäß befindlichen Mediums jedoch alternativ oder zusätzlich durch entsprechende Ansteuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor Anschlusskontakte für eine Verbindung mit der Kontrolleinheit aufweist und ein Auflager für das Gefäß, insbesondere eine Stellplatte, insbesondere eine Stellfläche der Stellplatte, vorgesehen ist, welches Auflager mit insbesondere gegenförmig ausgebildeten Gegenkontakten versehen ist, die mit der Kontrolleinheit verbunden sind. Die Anschlusskontakte und die Gegenkontakte können eine Steckverbindung bilden. Hierzu können beispielsweise die Anschlusskontakte als Kontaktstifte und die Gegenkontakte als Kontaktöffnungen ausgebildet sein, oder umgekehrt. Die Anschlusskontakte können auch als Kontaktflächen und die Gegenkontakte können als insbesondere federnd gelagerte Kontaktstifte ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Anschlusskontakte und die Gegenkontakte derart ausgebildet, dass sie beim Aufstellen des Gefäßes auf das Auflager automatisch elektrisch und optional auch mechanisch miteinander verbunden werden.
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Darüber hinaus kann eine Speichereinrichtung vorgesehen sein, in der verschiedene, auswählbare Heizprofile, insbesondere Temperatur-, Regel- und/oder Steuerprofile, hinterlegt sind, und die Kontrolleinheit kann dazu ausgelegt sein, die Heizleistung der Heizeinrichtung anhand eines ausgewählten Profils zu steuern, insbesondere zu regeln. Die hinterlegten Profile können beispielsweise auf verschiedene Gefäßformen und/oder Füllmengen abgestimmt sein, oder sich hinsichtlich ihrer Steuerung, insbesondere Regelung verschiedener Heizkreis voneinander unterscheiden.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
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1 einen Magnetrührer mit einer Heizplatte und einem Rührgefäß gemäß dem Stand der Technik, und
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2 eine Heizplatte und ein Rührgefäß eines erfindungsgemäßen Magnetrührers.
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1 zeigt einen Magnetrührer mit Heizfunktion, d. h. einen Heizrührer, mit einem Gerätekorpus 10 und einer Heizplatte 12 gemäß dem Stand der Technik. Auf der Heizplatte 12 ist ein Rührgefäß 18 mit einem Gefäßkörper 14 aus Glas angeordnet. Das Rührgefäß 18 ist mit einer mittels der Heizplatte 12 zu heizenden Flüssigkeit 20 gefüllt. In der Flüssigkeit 20 befindet sich ein nicht dargestelltes Magnetrührstäbchen, das in bekannter Weise durch einen nicht dargestellten, in dem Gerätekorpus 10 angeordneten, rotierenden Magnet in eine rotierende, die Flüssigkeit 20 mischende Bewegung versetzt wird.
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Zur Regelung der Temperatur der Flüssigkeit 20 ist ein Temperatursensor 22 vorgesehen, der in die Flüssigkeit 20 eintaucht, um die Temperatur der Flüssigkeit 20 fortlaufend zu bestimmen. Die bestimmte Temperatur wird an eine in dem Gerätekorpus 10 angeordnete Kontrolleinheit 16 rückkoppelt, welche die Heizleistung der Heizplatte 12 steuert. Hierdurch kann eine Temperaturregelung realisiert werden, bei der die Flüssigkeit 20 z. B. zunächst auf eine vorgegebene Temperatur gebracht und dann auf der vorgegebenen Temperatur gehalten wird, oder gemäß einem gewünschten zeitabhängigen Temperaturverlauf geregelt wird.
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In 2 ist die Heizplatte 12 eines erfindungsgemäßen Magnetrührers dargestellt, der ansonsten wie zu 1 beschrieben ausgebildet sein kann, wobei zusätzlich zu dem oder anstelle des in 1 gezeigten Temperatursensors 22 ein an dem Gefäßkörper 14 angebrachter Temperatursensor vorgesehen ist, wie nachstehend noch näher erläutert wird.
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Der Magnetrührer gemäß 2 weist neben der Heizplatte 12 noch eine weitere, von der Kontrolleinheit 16 (in 2 nicht dargestellt) gesteuerte Heizeinrichtung zum Heizen der in dem Rührgefäß 18 befindlichen Flüssigkeit 20 auf. Bei dieser weiteren Heizeinrichtung handelt es sich um eine Widerstandsheizung, welche als Heizwiderstand ein elektrisch leitfähiges Material umfasst, das in dem vorliegenden Beispiel gemäß 2 in Form eines auf der Außenfläche des Gefäßkörpers 14 angebrachten Widerstandsdrahts bzw. Heizdrahts 26 ausgebildet ist. Grundsätzlich kann der Widerstandsdraht 26 auch auf der Innenfläche des Gefäßkörpers 14 angeordnet oder vollständig in das Glas des Gefäßkörpers 14 integriert sein. Bei Anordnung des Heizdrahts 26 auf der Innen- oder Außenfläche des Gefäßkörpers 14 ist es bevorzugt, wenn der Heizdraht 26 mit einer isolierenden und/oder schützenden Beschichtung, insbesondere zum Schutz des Heizdrahts 26 vor Chemikalien, Beschädigung und/oder Abrieb, bedeckt ist.
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Der in 2 gezeigte Heizdraht 26 verläuft von einem im Bereich eines Gefäßbodens des Gefäßkörpers 14 angeordneten Anschlusskontakt 28 wendelförmig um eine Gefäßwand des Gefäßkörpers 14 herum nach oben, kehrt im oberen Bereich des Gefäßkörpers 14 um und verläuft dann wieder wendelförmig und parallel zu seinem aufsteigenden Teil nach unten zu einem zu dem Anschlusskontakt 28 benachbarten, weiteren Anschlusskontakt 28'. Grundsätzlich sind auch ganz andere Verläufe des Heizdrahts 26 bzw. Muster möglich. Anstelle eines Heizdrahts kann auch eine flächige Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material vorgesehen sein.
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Aus einer Stellfläche 24 der Heizplatte 12 stehen nach oben zwei Kontaktstifte 30, 30' vor, die über einen von der Kontrolleinheit 16 steuerbaren Schalter mit einer internen Stromversorgung für den Heizdraht 26 elektrisch verbunden sind. Die Position der Kontaktstifte 30, 30' ist derart gewählt, dass die Anschlusskontakte 28, 28' beim Aufsetzen des Rührgefäßes 18 automatisch mit den Kontaktstiften 30, 30' elektrisch verbunden werden, so dass eine Stromversorgung des Heizdrahts 26 gewährleistet werden kann. Die Kontaktstifte 30, 30' können federnd in der Heizplatte 12 gelagert sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Kontaktstifte 30, 30' seitlich von der Heizplatte 12 hervorstehen und die Anschlusskontakte 28, 28' des Rührgefäßes 18 entsprechend versetzt angeordnet sind. Anstelle einer Heizplatte 12 kann auch eine andere Haltevorrichtung vorgesehen sein, mit der das Rührgefäß 18 sicher gehalten werden kann und die die Positionierung einer Magnetanordnung derart erlaubt, dass ein Drehmagnetfeld für einen Magnet-Rührstab erzeugt werden kann.
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Darüber hinaus ist ein an der Innenfläche des Gefäßkörpers 14 angebrachter Temperatursensor 32 vorgesehen, um die Temperatur des Gefäßkörpers 14 bzw. der in dem Gefäß 18 befindlichen Flüssigkeit 20 zu messen. Der Temperatursensor 32 weist wiederum zwei Anschlusskontakte 34, 34' auf, die beim Aufsetzen des Rührgefäßes 18 auf die Stellfläche 24 automatisch mit zwei weiteren, von der Stellfläche 24 der Heizplatte 12 nach oben vorstehenden, entsprechend positionierten Kontaktstiften 36, 36' elektrisch verbunden werden. Über diese elektrische Verbindung kann die von dem Temperatursensor 32 ermittelte Temperatur an die Kontrolleinheit 16 übermittelt werden. Aufgrund dieser Rückkopplung der Temperatur kann durch entsprechende Ansteuerung der Heizleistung des Heizdrahts 26 die Temperatur der Flüssigkeit 20 geregelt werden. Grundsätzlich kann der Temperatursensor 32 auch an jeder anderen Stelle des Rührgefäßes 18 angeordnet sein, und die Anschlusskontakte 34, 34' und die Kontaktstifte 36, 36' können – analog zu den Anschlusskontakten 28, 28' und den Kontaktstiften 30, 30' für den Heizdraht 26 – an anderer Position angeordnet sein.
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In der 2 umfasst die erfindungsgemäße Heizeinrichtung einen einzelnen Heizdraht. Grundsätzlich kann die Heizeinrichtung auch mehrere Heizdrähte umfassen, die unabhängig voneinander steuerbar bzw. regelbar sind und damit voneinander verschieden Heizkreise, insbesondere Heizzonen, bilden. Eine elektrische Trennung der verschiedenen Heizkreise kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sich die einzelnen Heizdrähte nicht schneiden und/oder in verschiedenen Ebenen, mit Zwischenschichten zwischen den Ebenen, angeordnet sind. Bei mehreren Heizkreisen müssen entsprechend mehr Anschlusskontakte und Kontaktstifte, wie sie zu 2 beschrieben sind, vorgesehen werden.
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Ferner können in einem nicht dargestellten Speicher des Magnetrührers verschiedene Heizprofile hinterlegt sein. Beispielsweise kann bei einem geringen Füllstand in dem Rührgefäß ein Heizprofil verwendet werden, bei dem nur eine untere Heizzone beheizt wird, bei einem höheren Füllstand hingegen alle Heizzonen.
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Durch die in 2 dargestellte Heizeinrichtung 26 kann ein schnelleres und wesentlich genaueres Aufheizen der in dem Rührgefäß 18 befindlichen Flüssigkeit 20 als durch die Heizplatte 12 erreicht werden, da Wärme unmittelbar und über einen größeren Bereich des Rührgefäßes 18 hinweg in die Flüssigkeit 20 eingetragen werden kann. Hierdurch kann die Regelung der Temperatur der Flüssigkeit 20 verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gerätekorpus
- 12
- Heizplatte
- 14
- Gefäßkörper
- 16
- Kontrolleinheit
- 18
- Rührgefäß
- 20
- Flüssigkeit
- 22
- Temperatursensor
- 24
- Stellfläche
- 26
- Heizdraht
- 28
- Anschlusskontakt
- 28'
- Anschlusskontakt
- 30
- Kontaktstift
- 30'
- Kontaktstift
- 32
- Temperatursensor
- 34
- Anschlusskontakt
- 34'
- Anschlusskontakt
- 36
- Kontaktstift
- 36'
- Kontaktstift
