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Vorrichtung zur Brzeugung eines Stromes von Flüssigkeit ig veränderlicher
Zusammensetzung.
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Die in Folgendem beschriebene Erfindung ist eine Verbesserung sogenannter
Gradientenmischer, d. h. Vorrichtungen zur Erzeugung eines Stromes von Eldssigkeit
stetig veränderlicher Zusammenestunng. S@@che V@rriohtungen habenin modenner chemischer
Forschung ein bedeutendes Anwendungsgebiet, vor allem innerhalb der Chromatographie,
wenn man in einem Elutionsprozess die Elutionskraft der Flüssigkeit stetig steigern
will, um mit angemessenen Fldssigkeitsmengen auch hart sorbierte Substanzen herauszulösen.
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Innerhalb des elektrophoretischen Arbeitsgebietes und bei präparativer
Zentrifugierung hat man während der letzten Jahre angefangen, Dichtegradienten als
stabilisierendes Mittel gegen Sonvektionen anzuwenden, wobei die Sicherheit der
Grenzschichtseparation steigt und ausserdem eine Zonenseparation ermöglicht wird.
Bei den meisten Anwendungsgebieten von ElAssigkeitsgradienten ist es von einer gewissen
Bedeutung,
dass dieselben jeweils reproduzierbar dargestellt werden können. Ausserdem stellt
man an einen Gradientenmischer die Anforderungen, dass er verschiedenartigen (linearen,
konkaven oder konvexen) Verlauf der Fldssigkeitszusammensetzung steuern kann, sowie
auch auf verschiedene Gesamtsflüssigkeitsmengen, innerhalb welcher die Veränderungen
stattfinden sollen, einstellbar ist. Er soll schliesslich auch einfach und bequem
in der Handhabung sein.
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Die meisten in der Litteratur beschriebenen Gradientenmischer arbeiten
mit offenen Mischkammern, welchemiteinander parallel oder in Reihe geschaltet und
mit Vorrichtungen zur Homogenisierung des Inhaltes versehen sind. Keine solcher
Vorrichtungen können höheren Anforderungen an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit
genAgen. Der so erzeugte Gradient muss ausser bei verschwindend kleiner Strömungsgeschwindigkeit
von Viskositätsunterschieden abhängig sein, woraus hervorgeht, dass man bei der
praktischen Arbeit mit Abhängigkeit von dereStrömungsgeschwindigkeit zu tun hat.
Ausserde m sind Gleichgewichtslagen der Flüssigkeitsspiegel in offenen kommunizierenden
Gefässen von der Dichte der zu mischenden Fldssigkeiten abhängig, während bisher
veröffentlichte Theorien fAr Gradientenmischer gleichhohe Fltssigkeitsspiegel, d.
h. konstante Dichte, voraussetzen.
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Dieser Umstand ist vor Allem lästig wenn es sich um Erzeugung von
Dichtegradienten handelt, oder wenn man andere Gradienten mit Hilfe verschieden
schwerer Fldssigkeiten erzeugen will.
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Bine Reihe anderer in der Litieratur beschriebener Mischer arbeiten
mit geschlossenen Mischkammern und liefern somit zufriedenstellend reproduzierbare
Gradienten. Ihre Anpassungsmöglichkeiten mit Hinsicht auf verschiedenartigen Bedarf
von Gradientenform und Gesamtmenge der Fldssigkeit sind jedoch sehr mangelhaft.
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Jeder Gradientenmischer muss mit Vorrichtungen zur ständigen Homogenisierung
des FaSrikßitainhaltes in den Mischkammern ausgertstet
sein. In
bisher bekannten Apparaten bestehen diese Vorrichtungen aus mechanisch oder magnetisch
betriebenen Rührkörpern innerhalb der stillstehenden Kamhern. erzeugt man anstatt
dessen eine relative Bewegung zwischen Rthrkörpern und Kammern durch Antrieb der
Kammern erhält man eine Reihe bedeutender Vorteile.
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Erstens können die Rührkörper ausserordentlich einfach hergestellt
sein und ausserdem frei in die Kammer eingelegt oder pendelnd befestigt werden,
wodurch man komplizierte mechanische Konstruktionen zum Antrieb mehrerer, räumlich
voneinander in einem Mehrkammersystem getrennter Rührkörper, vermeidet. Die wesentliche
Anforderung, welche an die Rührkörper gestellt wird ist dann nur, dass diese spezifisch
schwerer oder leichter sein müssen als die zu mischenden Flüssigkeiten, sodass die
Fldssigkeit in der von den Kammern induzierten Bewegung die R5hrkörper nicht mitnimmt.
mine dritte Alternative wären RUhrkörper mit einem schweren und einem leichten Ende,
welche in einer Fldssigkeit ständig bestrebt wären, sich in aufrechter Stellung
zu halten.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, den freien Gesantinhalt des Kammersystemes
mit Hilfe des Rauminhaltes der Rthrkörper zu ändern.
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In dieser Ausfthrung brauchen die Rührkörper ja keiner mechanischen
Antriebsvorrichtung angepasst zu sein. Ein hinreichend effektiver Rthrkörper braucht
nicht gréser als einige Prozent des Kammerinhaltes zu sein. Andererseits kann ein
Rührkörper sogross gewählt werden, dass nur ein geringer Bruchteil des Kammervolumens
l fAr die zu mischenden Fldssigkeiten Ubrig bleibt.
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Schliesslich gewinnt man mit einer solchen Vorrichtung den Vorteil
des zwecks Reinigung bequemeren Ausseinandernehmens und Zusammensetzens.
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Die erfindungsgemäss arbeitende Vorrichtung, welche sich durch ausserordentlische
Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der erzeugten Fltssigkeitsgradienten auszeichnet
und leicht dem ververschiedenartigsten
Bedarf angepasst werden
kann ist also gekennzeichnet durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Kammern,
welche mit Ausnahme von im Verhältnis zum Rauminhalt der Kammern kleinen Verbindungen
zwischen den Kammern geschlossen sind, durch Vorrichtungen für Eltssigkeitszufuhr
zu der einen Sndkammer und FlUssigkeitsabfuhr von der anderen, durch in den Kammern
eingeschlosseneRUhrkörper welche mindestens ein Material enthalten, dessen Dichte
ausserhalb des Dichtegebietes der zu mischenden Flüssigkeiten liegt, sowie durch
eine auf das Kammersystem wirkende Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer relativen
Bewegung zwischen Kammern und Rührkörpern.
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Von den fUr. ein Kammersystem laut Brfindung geeigneten Bewegungsformen
stehen sich Drehbewegung und hin-und hergehende Translationsbewegung gegenUber.
Im ersteren Falle induziert die Schwerkraft eine Bewegung der Rührkörper relativ
der umgebenden FlAssigkeit und erzeugt somit eine homogenisierende Wirkung. Im letzteren
Falle ruft die Trägheit der Rührkörper mit demselben Erffekt eine relative Bewegung
zur Fldssigkeit hervor.
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Eine Drehbewegung ist leichter zu erzeugen und kann im Allgemeinen
mit llnsicht auf den REhreffekt als gAnstiger angesehen werden, abgesehen von dem
geräuschloseren und vibrationsfreien Gang etc. Die im Prinzip einfachste Drehbewegung
ist eine Rotationsbewegung der Kämmern, welche in einem erfindungsgemäss vorgesehenen
Spezialfall derart ausgefffhrt werden kann, dass das ganze Kammersystem um eine
gemeinsame Achse rotiert. Eine weitere wichtige AusfUhrung laut dieser Erfindung
ist durch eine pendelnde Dreh.. bewegung der Kammern, eventuell um eine gemeinsame
Achse, gekenntzeichnet.
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Mischkammern können im Rrinzip beliebige Form besitzen. Es ist jedoch
mit Hinsicht auf den wffnschenswerten hohen Rilhreffekt, kombiniert mit der Anpassungsfähigkeit
an verschiedenen Rauminhalt,
vorzuziehen, im Wesentlichen zylindrische
Mischkammern anzuwenden. Wählt man nun solche Kammern, gibt es eigentlich keinen
Anlass fUr nicht-parallele Zylinderachsen, und besonders einfach wird die Konstruktion,
wenn alle Zylinderkammern eine gemeinsame Achse haben, welche dann gleichzeitig
auch Drehachse ist. Andere AusfUhrungsformen sind jedoch möglich und können sogar
gewisse Vorteile haheni. Somit hat eine Vorrichtung mit zylindrischen Mischkammern
und parallelen Kammerachsen, aber einer zu dieser Achsen richtung einen Winkel bildenden
Drehachse gewisse Vorteile im Zusammenhang mi-t bestimmten Arten von Rührkörpern.
Herauf wird unten in Verbindung mit der Beschreibung der RUhrförperformen nicher
eingegangen.
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Ein bedeutender konstruktionsmässiger Vorteil mit zylinderförmigen
Mischkammern ist die Möglichkeit, die Kammern aus im Wesentlichen rohr-und plattenförmigen
Elementen aufzubauen. Fft den Fall, dass die Kammern eine gemeinsame Achse haben,
können ausserdem-alle plattenförmigen Elemente, ausser den beiden Endplatten, jeweils
fAr zwei Kammern gemeinsam sein.
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Wenn ein Rührkörper eine mittlere Dichte, definiert als der QUcbio'it
zwischen dessen Gesamtsmasse und Gesamtrauminhalt, hat, welche Dichte entweder grösser
ist als die der schwersten im Sys-Xem befindlichen Bltssigkeit oder kleiner als
die Dichte der leichtesten im Systhem befindlichen Flüssigkeit, wird ein solcher
Körper stets entweder am Boden der Mischkamser liegen oder an deren Decke schwimmen.
Bei einer Bewegung der Kammern wird deshalb eine relative Bewegung zwischen Rthrkörper
und der denselben umgebenden Fldssigkeit stattfinden und somit ein hamogenisierender
Effekt erzeugt. Bine solche Eigenschaft der Rührkorper ist zwar als Bedingung genügend,
jedoch nicht notwendig. Ein RUhrkörper kann auch eine beliebige Mitteldichte haben,
aber aus mindestens zwei Materialkomponenten bestehen, von denen der Eine schwerer
als
die schwerste im System befindliche Flüssigkeit ist und der
Andere leichter als die leichteste um System beSindlicheFlAssikeit. Sind diese beiden
Materialkomponenten innerhalb des Rührkörpers so verteilt, dass derselbe in einer
Fldssigkeit mit einer von der Mitteldichte des Rührkörpers nicht stark abweichenden
Dichte eine bestimmte Lage in der Vertikalebene einnimmt, so wird der Rührkörper
bestrebt sein, diese Lage beizubehalten, auch wenn die Kammer und damit die Flüssigkeit
sich bewegt. Dabei vexhält sich der Rthrkörper im Wesentlichen, stillstehend, mit
leichtem Druck gege n den Boden oder die Decke der Kammer gleitend, oder in der
umgebenden Fldssig~ keit frei schwebend, wodurch ein mischender und homogenisierender
Effekt entsteht.
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Die erfindungsgemäss anzuwendenden Rührkörper können beweglich an
den Kammerinnenwänden befestigt sein, sind jedoch vorzugsweise frei in die Kammern
einzulegen. Im letzteren Fall kann man die in Frage kommenden Rührkörper in drei
Kategorien einteilen, nämlich solche, welche zu mindest eine feste Schale haben,
solche, welche flAssig sind und gasförmige. In allen drei Fällen gilt natArlich
die Forderung, dass die Rührkörper im Wesentlichen unlöslich in und beständig gegen
die zu mischenden Fldssigkeiten sind.
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Rührkörper in Form von Luftblasen oder anderen Gasen sird voltkommen
möglich, wenn man nur daftir sorgt, dass die Löslichkeit in den zu mischenden Flüssigkeiten
klein ist und dass zwar die Flüssigkeit, jedoch nicht das Gas durch'die Verbindungskanale
zwischen den Kammern durchpassieren kann. Gasförmige Rthrkörper haben den Vorteil,
dass sie nichts kosten, zu mindest wenn es sich um luft handelt und dass sie eine
bequeme und kontinuerliche Veränderung des FlAssigkeit9volumens in den Kammern in
weiten Grenzen zulassen.
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Ein ernsthafter Nachteil ist inzwischen die hohe Kompressibilität,
welche die Reproduzierbarkeit derVorrichtung dadurch gefahrdet, dass FlAssigkeitsmengen
in den Kammern mit Druck und Temperatur
variieren können. Ausserdem
führt die geringe Dichte mit sich, dass auch geringe Löslichkeit in den zu mischenden
BlAssigkeiten das Gasvolumen stark verändern kann. Man muss also unbedingt die Flüssigkeiten
mit dem betreffenden Gas sättigen, bevor man die Mischvorrichtung einschaltet. Es
kann somit nicht erwartet werden, dass gasförmige Rthrkörper das bestmögliche Resultat
lieferm.
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Flüssige Rührkörper haben mit Hinsicht auf Kosten und Flexibilitdt
des Rauminhaltes dieselben Vorteile wie gasförmige.
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Ausserdem haben sie den Vorteil, praktisch genommen inkompressibel
zu sein. Die einzige Schwierigkeit mit flttssigen Rührkörpern besteht also in Erfüllung
der Forderung, dass die Verbindung skanäle zwischen den Kammern fUr die zu mischende
Fltssigkeit durchlässig sein müssen, dagegen nicht fAr die den Rührkörper ausmachende
Flüssigkeit. Wie man dies erreichen kann, wird in anderem Zusammenhang aufgezeigt.
Man kann die Verbindungskanäle auch so verlegen und die Geschwindigkeit der Kammerbewegung
so wählen, dass die den Rührkörper ausmachende Fltssigkeit fast still und in einem
sicheren Abstand von den in die Kammern einmündenden Kanalenden liegt. Apolare Fldssigkeiten
(Kohlentetrachlorid und Paraffinöl als Beispiele je einer schweren und leichten
Rührkörper-Flüssigkeit) können zur Durchmischung von wässrigen Lösungen angewendet
werden. Umgekehrt kann man Nasser als Rührkörper-Flüssigkeit zur Mischung vom Ölen
benützen.
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Die fEr diese Erfindung vorzugsweise gedachte Aus£5hrung der REhrkörper
ist jedoch die, welche zu mindest eine feste Schale 'aus einem Material hat, welches
gegen die zu mischenden Flüssigkeiten bestkndig ist. Unter diesen Rührkörpern haben
rollende Typen ein spezielles Interesse, da ja die Mischkammern vorzugsweise zylindrisch
geformt gedacht sind.
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Gewisse Typen von Rollkörpern haben nur einen Berührungspunkt mit
einer ebenen Unterlage und kdnnen daher um mehrere Achsen rollen.
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Hierher gehören sphärische, rotationsellipsoidische oder eierförmige
Korper, entweder massiv, wobei sie gewöhnlich auf dem Boden der Kammern rollen,
oder hohl, wobei sie gegen die Kammerdecke rollen können. Diese Rollkörpertypen
sind anwendbar, wenn die Zylinderachse der Kammern mit der Drehachse einen Winkel
bildet. Hierbei führen diese Rollkörper sowohl tangentiale, wie auch achsiale Bewegungen
innerhalb der @ylinder aus, wobei ein optimaler Homogenisierungseffekt erreicht
wird. Kugelförmige Rollkörper sii jedoch auch in anderen Fällen vollkommen anwendbar.
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Ein Rollkörper, der nicht bällig ist, hat mmdestens zwei Berfthrungspunkto
mit einer ebenen Unterlage. Ein solcher Körper ist nur um eine. gegebene Achse rollbar,
welche sich inzwischen im Verhältnis zum Rollkörper währenddes Rollens verschieben
kann und folgendermassen definiert werden muss : Mit der Rollachse eines Rcllkörpers
in einer bestimmten Iage auf ebener Unterlage meint man die Verbindungslinie zwischen
den Krümmungszentren der beiden äussersten Berührungspunkte des Rollkörpers mit
der Unterlage in denjenigen Ebenen, welche gegen diese Unterlage rechtwinklig und
mit der Rollrichtung parallel sind.
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Vorzugsweise wählt man Rollkörper, deren Rollachse ihre Richtung
im Raum währenddes Rollens beibehalten. Hierbei generiert die Rollachse währenddess
Rollens eine Art zylindrischer Mantelfläche. Ein solcher Körper ist beispielsweise
ein Zylinder mit ovalem Querschnttoder im speziellen Fall ein gewöhnlicher kreisförmiger
Zylinder. zur Rollkörper, welche im wesertlichen mit Hinsicht auf eine Rollachse
parallelen Achse achsensymmetrisch sind, liefern beim pollen in einer zylindrischen
Kammer hauptsächlich eine Turbulenz mit radialen und tangentialen Geschwindigkeitskomponenten.
Man wünscht jedoch, dass die Turbulenz auch eine kräftige achsiale Komponente beinhalten
soll. Ein Rollkörper genannter Art sollte deshalb so ge-. formt sein, dass er Blächen
bedeutender Ausmasse aufweist, welche
Flache mit der Rollachse
keinen rechten Winkel bilden. Es ist doch darauf hinzuweisen, dass Rotationsflächen
mit Hinsicht auf eine zum Rollkörper festen Rollachse in der umgebenden Fldssigkeit
keine achsiale Geschwindigkeitskomponente verursachen. ßeispiele für effektive Rollkörper
der hier beschriebenen Art sind dagegen schräg abgeschnittene Zylinder, schräg abgeschnittene
Doppelkegel, sowie Rollkörper, welche im Wesentlichen schraubenförmig sind und tiefe
Gänge sowie grosse Steigung haben.
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Ein Rollkörper mit fester Rollachsenrichtung kann auch aus zwei miteinander
verbundenen Rädern bestehen, welche im Verhältnis zur Rollachaenrichtung schräg
sitzen und nicht kreisförmig zu sein brauchen oder nicht kreisförmig sein sollten.
Damit die Rollachsenrichtang während des Rollens konstant bleibt, müssen diese Räder
so geformt und ausgerichtet sein, dass ihre Projektionen auf eine zur gewünschten
Rollachsenrichtung winkelrechte Ebene im Wesentlichen zusammenfallende, geschlossene
Kurven, oder im Spezialfall Kreise, bilden. Macht man die schräggestellten Räder
scheibenförmig, also ohne Speichen, erzeugen solche Räder in den Gylinderkammern
einen bedeutenden achsialen Rühreffekt. Es gibt dabei in der umgebenden FlAssigkeit
auch starke radiale und tangenti. ale Geschwindigkeitskomponenten, welche durch
geeignete Formgebung des Verbindungsorganes zwischen den Rädern noch verstärkte
werden können. Will man noch weiter gehen, kann man das genannte Verbindungsorgan
mit einem Propeller versehen, wodurch die achsiale Geschwindigkeitskomponente der
Turbulenz noch mehr verstärkt wird.
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Ein Rollkörper kann auch so geformt sein, dass seine Rollachse, gemass
nbiger Definition, die Richtung im Raum beim Rollen ändert.
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E@ wird von der Rollachee hierbei eine Art von Konus generiert und
der Rollkorper elbot erhält einen gleichzeitig rollenden und wiegenden Gang. Letztgenannte
Bewegungskomponente trägt dazu bei, der Flüssigkeit eine achsial gerichtete Kraft
zu geben.
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Lose liegende R5hrkörper brauchen natArlich nicht rollbar zu zein.
Sie können auch so wirken, dass sie gegen Boden oder Decke der Kammern währerxl
deren Bewegung gleiten. Es kann auch sein, dass rollbare Körper unter gewissen Bedingungen
in den sich bewegenden Kammern gleiten anstatt zu rollem. Ffr gleitende Bewegung
speziell : geformte Rührkörper können unter Umständen einen sehr guten homogenisierenden
Effekt aufweisen. Dies gilt insbesondere fAr den Fall : dass die Drehachse der Kammern
mit deren Zylinderachse einen Winkel bildet, die Gleitbewegung achsial ist und der
gleitende Körper einen Grossteil des Kammerrauminhaltes einnimmt. Die Achsialkomponente
der Turbulenz kann in diesem Fall besonders vergrbssert werden, was mit Rollkörpern
nicht so leicht zu erreichen ist.
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Lose liegende RUhrkörper können schliesslich im Verhältnis zu den
Kammerinnenwänden so gestaltet werden, dass sie unter Einwirkung der Kammerbewegung
weder rollen noch gleiten, sonder kippen. Solche Körper liegen zeitweise in Verhältnis
zu den Kammern still, kippen aber in dem Augenblick, da der Schwerpunkt ausserhalb
der Auflagefläche des Körpers fällt, wobei in der umgebenden Fldssigkeit eine starke
Turbulenz erzeugt wird.
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Rollkörper, Gleitkörper und Kippkörper sind voneinander nicht streng
zu trennen, sondern derselbe R5hrkörper kann unter gewissen Bedingungen (Form der
Kammern und Bewegungsbild derselben) auf die eine oder andere Art wirken.
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Statt lose liegender Rührkörper ksnn man auch solche anwenden, die
beweglich an den Kammerinnenwänden befestigt sind, sogenannte Pendelkörper. Sie
können nur in einem Punkt befestigt sein und somit in allen, von. der Kammerform
gestatteten Richtungen pendeln, oder in mind e stens zwei Punkten, wobei eine bestimmte
Pendelachse gegeben ist. Bin Pendelkörper soll so gestaltet sein, dass er sich in
seinen voll ausgeschwenkten Igen an dic Kammerinnenwand anschmiegt, wodurch die
dort anhaftende Flüssigkeit weggezwungen wird. Der Grad
und die
Art der von den Pendelkörpern hervorgerufenen Turbulenz hängt haupsächlich von deren
Form in gleicher Weise wie bei den Rollkörpern ab. Pendelkörper sindin erster Hand
bei Kammern mit pendelnder Drehbewegung am Platze, sind jedoch auch bei anderen
Bewegungsformen sehr effektiv.
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Die Vermittlung der Fldssigkeit von Kammer zu Kammer kann nach zwei
prinzipiell verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen.
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Gemäss dem einen Gesichtspunkt wendet man einen odet mehrere dimensionsmässig
definierte Kanäle, wie Löcher, Schlitze oder durch unvollkommene Abdichtung grösserer
Löcher seitens Stopfen oder stabförmigen Elementen entstehendes Spiel, an. Im anderen
Falle wendet man Filterelemente als Verbindungen zwischen zwei Kammern an.
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Solche Blemente sind vorzuziehen, wenn man fltssige oder gasförmige
Rthrkörper anwendet. Ein mit einer Flüssigkeit benetztes Filter ist nämlich auf
Grund der grossen Oberflachenspannungen, die sich in einem kapillaren System bemerkbar
machen, bei dem in einem Gradientenmischer wirksamen Druck fUr Gase völlig undurchlässig.
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Ebenso kann man einen fldssigen Rthrkörper daran hindern, von einer
Kammer in die andere zu wandern, wenn man rilterelemente anwendet, welche zu den
zu mischenden Fldssigkeiten eine höhere Affinitet (Benetzbarkeit) haben als zu den
Rührkörper-Flüssigkeiten. Ein solches Filterelement i fAr die R5hrkörperfltssigkeit
undurchlässig, wenn es erst einmal mit der dge Gradientenbildenden Fldssigkeit benetzt
ist.
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Anschluss für Zufluss zu der einen und Abfluss von der anderen Endkammer
ist konstruktiv prinzipiell schwieriger bei beweglichen als bei festen Kammersystemen
mit Ausnahme von pendelnden Drehbewegungen oder vor-und rAckwärtsgehender Bewegung.
FAr solche Fälle , reicht es, die Anschldsse in biegbarem Material, wie Gummi oder
Plastik auszufffhren, was man ja in der Regel sowieso macht. Etwas schwieriger wird
der Anschluss von Zu-und Abfluss an ein rotierendes. Kammeraystem. In einer erfindungsgemässen
Ausführungsform
wurde dies durch Lagerung der beiden Eudkammern
in Längsdrucklagern, welche je mit einem achsialen Kanal versehen waren, erreicht.
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Diese Lager haben also gleichzeitig die Aufgabe der Lagerung und des
FlAssigkeitsdurchflusses. Die geeignetsten Lager sind gewöhnliche, an Rohre angesetzte
Kugelschliffe, welche gegeneinander nicht zentriert zu werden brauchen. Man kann
auch an Rohre angesetzte Normalschliffe verwenden, da diese grössere Dichtungsflächen
besitzen.
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Hierbei muss man inzwischenden Anspruch an genaue Zentrierung rfüllen,
oder zu@ @indest den einen Schliff elastisch einbetten.
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Der gesamte Rauminhalt der ivIischvorrichtung kann nicht nur mit
Hilfe verschieden grosser Rührkörper, sondern auch durch Wahl verschiedener linzahl
von Kammern geändert werden. Um dies zu er@öglichen kan@einer der Lagerböcke oder
auch das Lpger in einem der Lagerböcke in Drehachsenrichtung verchiebbar gemacht
werden. Bringt man ausserdem zwischen Lager und Lagcrboqk eine Federung ein, kann
der Längslagerdruck bequem reguliert werden.
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Die hnpassungsfähigkeit des Mischers mit Hinsicht auf Verschiedenartigkeit
des Verlaufes der Flüssigkeitsgradienten steigt mit der Anzahl der Kammern, da jede
weitere Kammer eine neue Wahlmöglichkeit der initialzusammensetzung bietet. Sine
grössere Anzahl von Kammern filhrt im Xillgemeinen jedoch auch grössere Berechnungsschwierigkeiten
des zu erwartenden Verlaufes bei gegebenen Initialzusammensetzungen in den Kammern
mit sich. Ftkr mehr als zwei aneinandergereihte Mischkammern mit beliebigen Rauminhalten
und beliebigen Ausgangskonzentrationen ist die mathematische Darstellung der Ausflusszusammensetzung
in Abhängigkeit des Ausflussvolumens derart kompliziert (und Abrigens noch nicht
allgemeingAltig abgeleitet), dass die Berechnung des Flüssigkeitsgradienten längere
Zeit erfordert, als die DurchfUhrung des Versuches. Die mathematische Theorie für
diese Erfindung ist also, trotzdem sie im rrinzip-sehr einfach ist, fAr den allgemeinen
Fall ziemlich wertlos und man muss sich ftir gewünschte Formen des *
Flüssigkeitsgradienten.
die Ausgangskonzentrationen experimentell suchen. Der Spezialfall dagegen, in welchem
der freie Rauminhalt der Kammern (Nach Abzug des Rthrkörpervolumens), fAr alle Eammern
derselbe ist, kann mathematisch sehr leicht behandelt werden, und der allgemeingültige.
Ausdruck für die Zusammensetzung des Ausflusses ist ohne Schwierigkeiten zur Bestimmung
geeigneter Ausgangszusammensetzung in den Kammern brauchbar. Bine erfindungsgemäss
wichtige AusfAhrung sieht also Rührkörper vor, welche nach Einlage in jeweilige
Kammern diesen einen rückständigen Rauminhalt geben, welcher fAr sämtliche Kammern
des Systhemes dergleiche ist.
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Nachfolgende Figuren zeigen eine der möglichen Ausfthrungsformen
von Gradientenmischvorrichtungen gemäss vorliegender Erfindung, sowie einige Beispiele
für geeignete Rührkörper. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung mit ftnf zylindrischen.
Kammern mit gemeinsamer Zylinderachse, welche gleichzeitig Umlaufachse ist. Figur
2 zeigt Teile eines kammersystemes, welches aus rohr-und plattenförmigen Aufbauelementen
besteht. In der Figur 3 wird ein verschiebbarer Lagerbock mit einem in demselben
wiederum verschiebbar und federnd angebrachten Längsdrucklager veranschaulicht.
Die Figuren 4 bis 9 geben schliesslich eine Anzahl verschiedener Ausfthrungen von
Rollkörpem wieder, welche zur Homogenisierung von Fldssigkeiten in zylindrischen
iischkammern geeignet sind schräg abgeschnittener Zylinder, schräg abgeschnittener
Doppelkegel, schraubenförmiger Rollkörper, zweirädriger Rcllkörper mit Propeller,
zweirädriger Rollkörper mit schrägsitzenden, scheibenförmigen Rädern, sowie Rollkörper,
mit wiegendem Gang.
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In der in Figur 1 gezeigten Ausführung handelt es sich um ein rotierendes
Kammersystem, gelagert in Kugelschliffen (a, b), welche gleichzeitig Zu-und hbleitungskanäle
fAr die FlAssigkeit beinhalten. Die an diese Schliffe angebrachten Glasröhrchen
sind, von Gummihtlsen geschAtzt in den Lagerböcken (c, d) eingespann
Der
eine dieser Lagerböcke (c), welcher in der Figur 3 gesondert gezeigt wird, ist-in
einer Spur (e) in der Grundplatte (f) verschiebbar, wodurch die anzi der Kammern
geändert nerden kann.
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Der Kugelschliff (a) des verschiebbaren Lagerbockes ist gegen diesen
federnd (g) gelagert. Diese Federung gestattet einerseits leichte Regulierung des
Iagerdruckes und andererseits einfaches Einsetzen und Herausnehmen des Kammersystemes.
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Die amern bestehen aus losen Rohrelementen (h) und Plattenelementen
(i). Jede Blatte, mit Ausnahme der Endplatten (j), bildet Scheidewand zwischen zwei
Kammern und ist in der Mitte kapillar durchbohrt (k). Die beiden Endplatten (j)
tragen die Kugelpfannen der Kugelschlifflagerungen. Dichtung und Zentrierung der
Kammern gegeneinander geschieht durch ringförmige Nuten {l) in den Platten (i, j),
wobei die Enden der Rohrelemente in die genannten Nuten passen.-Die Kammern werden
eine nach der anderen durch Kapillarkanäle (m) in den Platten gefüllt, wonach diese
Kanäle durch Drehung kleiner durdbohrter, als KrankAken wirkende Stopfen, verschlossen
werden können. Zur luftfreien Füllung (in aufrechtstehender Lage) der Kammern haben
die latten (i) eine schwach konische Form, mit den Verbindungskanälen (k) in der
Spitze des Konus.
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Der Dichtungsdruckfür die Kammern gegeneinander wird von Spannstangen
geliefert, welche mit Metallendplatten (o, p) zusammenwirken und durch lvluttern
(q) am einen Ende gespnnt werden. Die eine Metallendplatte (p) ist als Zahnrad zum
Antrieb des Systemes durch den Motor (r) ausgeformt.