DE1815502C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Umfüllen einer Probeflüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mischen und Umfüllen einer Probeflüssigkeit, bei dem der Probeflüssigkeit eine abwärts gerichtete Spiralbewegung erteilt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit mindestens einem Probengefäß mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegel angeordneten und tangentialen schrägen Einlaßöffnung für die Probeflüssigkeit und einer Abführöffnung im Gefäßboden.

Das tangentiale Einführen eines zu behandelnden Gutes in ein entsprechendes Gefäß zur Erzielung einer schraubenförmigen Bewegung entlang der Innenwandung zählt bereits zum Stand der Technik. Diese Bewegung wird jedoch nicht zum 21weck des Mischens und Rührens angewendet, sondern diese bekannte Vorrichtung arbeitet als Sprudelzyklon-Trockner (Chemie f. Labor u. Betrieb, 8, 345 [1965]). Dieser Trockner benötigt diese Bewegung dazu, das Gut in flachen Spiralen an der beheizten Wand absinken zu lassen, um über einen hingen Weg die Feuchtigkeit aus dem Gut herausziehen zu können

Weiterhin zählt zum Stand der Technik (deutsche Patentschrift 1022 560,USA.-Patentschrift 3 252 327)

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eine Rührvorrichtung, bei welcher das Einleiten von verschiedene Weisen, je nach Vorhandensein oder Luft in eine Flüssigkeit zum Zweck des Rührens er,- Fehlens bestimmter Verbindungen und Ventile, befolgt. Hierbei ist jedoch nicht vorgesehen, einen tätigbare Vorrichtung, wobei diese Darstellung zur Gasstrom einzusetzen, welcher große, nur kurzlebige Erklärung und nicht zur Veranschaulichung einer Blasen bildet, welche der zj rührenden und der 5 bestimmten Konstruktionsfonn dient,
mischenden Probeflüssigkeit eine zusätzliche verti- F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Vorkaie Berührungskomponen'e geben. richtung mit einem einzigen Gefäß gemäß einer

Weiterhin .ist eine Vorrichtung bekannt (franzö- weiteren Ausführungsform der Erfindung,
sische Patentschrift 1449409), bei welcher das Fig. 1 zeigt ein System zur Handhabung von

Ruhren und Mischen einer Flüssigkeit durch io Flüssigkeiten, wie Blutproben od. dgl., zur Festscäraubenförmige Bewegung erfolgt Auch hierbei stellung bestimmter Probenparameter durch Messunwird jedoch keine intensive Durchmischung der gen und Berechnung. Für die Erfindung besonders Probeflüssigkeit erreicht, so daß das Anwendungs- wichtig sind die Gefäße 10,12,14 und 16. Bei diesen gebiet relativ eng ist. Gefäßen handelt es sich um Mischkammern, und

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht 15 obwohl sie gemäß der vorliegenden Zeichnung für nun darin, eine sehr intensive Durchmischung der paarweise Funktion vorgesehen sind, können in Probeflüssigkeit zu erreichen, ohne daß eine vielen Fällen auch Einzelgefäße verwendet werden.· Bläschenbildung entsteht, welche nachfolgende Weiter sind Flüssigkeitsquellen 18,20 und 22 vor-Untersuchungsvorgänge störerd beeinflussen würde. gesehen, welche der Reihenfolge nach z. B. Blut-Außerdem soil das Umfüllen der durchgemischten ao probe, erstes Verdünnungsmittel, zweites Ver-Probeflüssigkeit aus einem Probengefäß zur nach- dünnungsmittel enthalten können und allgemein als folgenden Untersuchungsstation vereinfacht werden. Quellen A, B, C bezeichnet werden. Zur gesteuerten

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Einführung der Flüssigkeiten in das System ist eine löst, daß der Probeflüssigkeit zusätzlich von unten Mischvorrichtung 24, bestehend aus einer Anordnung ein nach aufwärts gerichteter, große Blasen bilden- »5 von Dosierventilen, vorgesehen. Eine solche Mischder umsteuerbarer Gasstrom zugeleitet wird. Zum vorrichtung schließt für gewöhnlich auch Geräte, Rühren und Mischen werden demnach zwei Be- wie Pumpen, Leitungen u. dgl., ein. Ein Programmwegungskomponenten einander überlagert. Bei ver- Steuerungszentrum 26 sorgt für die Gesamtsteuerung schlossener Abführöffnung im Kammerbodeii erhält des Systems und steuert die Mischvorrichtung 24 die in der Mischkammer ansteigende Trobeflüssigkeit 30 über eine Steuerleitung 27.

eine Rotationsbewegung, welche durch das Zuführen Es wird hier von der Annahme ausgegangen, Blut-

der Probeflüssigkeit auf einer abwärts gerichteten, indizes müssen bestimmt werden, z. B. die Zahl an der Kammerwandung verlaufenden Spiralbahn weißer und roier Blutkörperchen. Die Mischhervorgerufen wird. Ferner wird von unten her über vorrichtung 24 saugt eine Probe aus der Flüssigkeitsdie Abführöffnung ein Gasstrom zugeleitet, welcher 35 quelle A bei 18 über eine Leitung 28 an und läßt in der Probeflüssigkeit große Blasen bildet, welche eine ganz bestimmte Menge der Probe zusammen die Durchmischung der Probeflüssigkeit intensivieren, mit einer bestimmten Menge eines Verdünnungsandererseits nur von kurzer Beständigkeit sind, so mittels durch die Leitung 30 in das erste Gefäß 14 daß nachfolgende Untersuchungen hierdurch nicht einlaufen. Das Verdünnungsmittel wird z. B. von ■störend beeinflußt werden. 40 der Flüssigkeitsquelle B bei 20 über die Leitung32

Diese Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch bezogen.

eine Vorrichtung mit mindestens einem Probengefäß Unter Druck stehendes Gas wird der Eintritts-

mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ange- Öffnung 34 über die Leitung 36 zugeführt und strömt ordneten und tangentialen schrägen Einlaßöffnung von oben in das Innere des Gefäßes 16 ein, füllt das für die Probeflüssigkeit und einer Abführöffnung im 45 Gefäß 16 und strömt an dessen unterem Ende wieder Gefäßboden gelöst, wobei die Vorrichtung dadurch aus. Das Gas ist über ein Gasventil 40 steuerbar, gekennzeichnet ist, daß die Abführöffnung mit einer welches von der Leitung 42 versorgt und über eine Gasquelle in Verbindung steht und daß das Proben- Leitung 64 vom Programmsteuerungszentrum 26 gefäß eine öffnung zum Entweichen des Gasstromes programmiert wird,
aufweist. 50 Durch die Einleitung von Gas in das Gefäß 16

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in durch die öffnung 34 wird das Eindringen der zwei den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel·; in das Gefäß 14 einlaufenden Flüssigkeiten durch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt das Verbindungsrohr 38 in das Gefäß 16 gesteuert.

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Teils Sobald die Flüssigkeiten in das Gefäß 14 einzulaufen eines selbsttätigen Flüssigkeitssystems mit Vor- 55 beginnen, strömt in das Gefäß 14 von unten über richtungen gemäß einer Ausführungsform der Er- das Verbindungsrohr 38 Gas ein und entweicht findung, dann durch die öffnung 44 und eine Leitung 46. Die

Fig. 2 eine Seitenansicht eines aus zwei getrenn- von der Mischvorrichtung24 abgegebenen Flüssigten Gefäßen bestehenden Gasteils, wobei ein Teil keiten verbleiben im Gefäß 14 und werden durch weggebrochen und im Schnitt dargestellt ist, 60 große, aus dem Verbindungsrohr 38 aufsteigende

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2 in Gasblasen gründlich gemischt. Vorzugsweise ist die der angegebenen Richtung, Vorrichtung derart eingestellt, daß diese Blaser

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 2 in sichtbar sind bei einem Durchmesser in der Größen der angegebenen Richtung, Ordnung von 1000 bis 3000 μτη, wobei man die

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer .Vor- 65 Blasen rasch aufsteigen und verschwinden läßt. Un richtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der erwünschte Bläschen, die wesentlich unter der vor Erfindung, stehend angegebenen Größenordnung liegen, könnter

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer auf nämlich lange genug in der Schwebe bleiben, un

später als Teilchen gezählt zu werden, und außer- einen Block 77 dargestellt ist. Da die im Gefäß 16 dem könnten sie an den Wandungen der Gefäße und befindliche Flüssigkeit für die Bestimmung weißer Leitungen haftenbleiben und zu gegenseitiger Ver- Blutkörperchen verwendet werden soll, wird sie zuunreinigung der Proben führen. nächst durch eine Abflußleitung 78 und durch ein Nach einer durch das Programmsteuerungszentrum S über die Steuerleitung 80 geregeltes Ventil 79 ge-26 bestimmten Zeit kann die im Gefäß 14 erhaltene leitet und gelangt von dort in die Leitung 82 und und gemischte Flüssigkeit durch das Verbindungs- anschließend in ein Hämolysegefäß 84. Auch bei rohr 38 in das Gefäß 16 abziehen, wo sie eine zu- diesem Gefäß wird unter Druck stehendes Gas zusätzliche Mischung erfährt. Das Gasventil 40 wechselt Mischung, Zurückhaltung und Weiterleitung der die Durchlaßöffnungen 34 und 44, welche also nun io Flüssigkeit verwendet. Außerdem wird in das Gefäß nicht mehr als Eintritts- und Austrittsöffnung, son- 84 über eine Leitung 86 eine zweite Flüssigkeit von dem als Austritts- bzw. Eintrittsöffnung lungieien, einer Flüssigkeitszufuhr 90 einer vierten Flüssigkeitsso daß auf den im Gefäß 14 enthaltenen Flüssigkeits- quelle D von einer Flüssigkeitspumpe 88 eingefühn, körper Druck wirkt und die Flüssigkeit durch das welche über die Steuerleitung 92 ebenfalls durch das Verbindungsrchr 38 in das Gefäß 16 verdrängt. 15 Programmsteuerungszentrum 26 gesteuert wird. Bei Während der Umfüllung der Flüssigkeit vom Gefäß der in die Leitung 86 gelangenden Flüssigkeit handelt 14 in das Gefäß 16 wird der Druck progressiv ge- es sich um ein Hämolyse bewirkendes Mittel. Nach senkt, so daß mit abnehmendem Flüssigkeitsvolumen erfolgter Hämolyse wird die resultierende Flüssigkeit im Gefäß 14 auch der Druck fällt, wodurch ver- durch ein Ventil 94 in eine Leitung 95 abgegeben, hindert wird, daß ein starker Bläschenstrom nach ao durch welche sie dann in eine Meßvorrichtung W erfolgter Umfüllung in den im Gefäß 16 enthaltenen gelangt, die hier als Block 96 dargestellt ist. Das Flüssigkeitskörper schießt; Umfüllung der gesamten Ventil 94 wird über eine Steuerleitung 97 vom Flüssigkeit ist aber dabei gewährleistet. Nach er- Programmsteuerungszentrum 26 betätigt,
folgter Weiterbeförderung der Flüssigkeit wird noch Eine Gasquelle 43 dient zur Versorgung des geweiterhin etwas Gas langsam in das Gefäß 16 ge- as samten Systems. Diese Quelle, bei der es sich um pumpt, um den zusätzlichen Mischeffekt zu erzielen. Luft handeln kann, ist mit verschiedenen Gasobwohl die von unten her erfolgende Einführung der ventilen 40, 60 und 89 über die Leitungen 42 verFlüssigkeit in das Gefäß 16 bereits für eine Mischung bunden. Jedes Gasventil besitzt auch eine Austrittswährend des Umfüllvorgangs sorgt. Sobald die in seite und funktioniert auf herkömmliche Weise. Über dem Gefäß 16 befindliche Flüssigkeit gut durch- 30 eine Leitung 99 wird vom Gasventil 89 Gas in das gemischt ist, wird ein Teil der Flüssigkeit über ein Gefäß 84 eingeleitet oder aus dem Gefäß 84 abin das Gefäß !6 eintauchendes Saugrohr 48 abge- geleitet. Die Funktion des Ventils 89 wird vom zogen. Zentrum 26 über die Leitung 98 gesteuert.

Wie ersichtlich, wurde bei dem genannten Beispiel im Zusammenhang mit der Umfüllung der

die erste Verdünnung hergestellt, um eirae Blut- 35 Flüssigkeiten wird auf die Verwendung eines Ver-

körperchenverdünnung zu erhalten, die dann schließ- bindungsrohrs hingewiesen, welches aus einem Gefäß

lieh auf weiße Blutkörperchen beschränkt wird. Da in ein anderes mit höherer Drucksäule führt, so daß

die Zählung roter Blutkörperchen bei einer viel eine bestimmte Druckhöhe überwunden werden

höheren Verdünnung der Probe durchgeführt wer- muß, damit die Flüssigkeit passieren kann. Dies erden muß, wird die erste Verdünnung nochmals ver- 40 reicht man ohne weiteres, wie beschrieben, durch

dünnt, und aus eben diesem Grund wird ein kleiner Verwendung von unter Druck stehendem Gas, wo-

Tcil der Flüssigkeit aus dem Gefäß 16 über das bu außerdem die Flüssigkeit restlos aus dem Ver-

Saugrohr 48 abgezogen, welches mit der Misch- bindungsrohr geblasen wird. In diesem Fall sind

vorrichtung 24 durch eine Leitung 50 verbunden ist. keine Ventile erforderlich, und mit entsprechender Die Iiüssigkeits gelangt aus der Leitung 50 in die 45 Steuerung des Gases iäßt sich eine sehr exakte

Mischvorrichtung und wird über die Leitung 52 in Steuerung der Flüssigkeitsbewegung erreichen. An-

das Ciefäß 10 geleitet, dem ersten Gefäß des durch dere Teile der Vorrichtung erfordern jedoch Ventile

das Rohr 54 verbundenen Paares. Die aus der verschiedenster Arten, wobei es sich zum Großteil

Leitung 50 in die Mischvorrichtung 24 strömende um selbsttätige Typen handelt, die im Handel ohne Flüssigkeit wird dort mit einem anderen von der 5° weiteres erhältlich sind.

Quelle C bei 22 durch die Leitung 58 bezogenen In F i g. 2, 3 und 4 sind die Einzelheiten des Auf·

Verdünnungsmittel verdünnt. baus einer Mischvorrichtung mit einem aus derr

In den Gefäßen 10 und 12 findet derselbe Durch- Gefäß 14 und 16 bestehenden Doppelgefäß darge-

mrschungs- und Umfüllvorgang statt, wie im vorher- stellt. Die Gefäße sind bei 100 bzw. 102 mit einer gehenden im Zusammenhang mit den Gefäßen 14 55 Art Kappe abgeschlossen, obwohl die Grund

und 16 beschrieben. Ein Gasventil 60, das ebenfalls konzepiion des tangentialen Flüssigkeitseintritts auct

vom Piogrammsteuerungszentrum 26, und zwar über mit offenen Gefäßen durchführbar ist Ein Stutzer

eine Steuerleitung 62, geregelt wird, dient derselben 104 ist, an die Wandung des Gefäßes 15 an

Funktion wie das Gasventil 40. Die Durchlaß- schließend, derart ausgebildet, daß seine Bohrunj öffnungen 66 und 68 und die Leitungen 7fl und 72 60 106 in das Gefäßinnere tangential zur Innenfläch«

entsprechen den Durchlaßöffnungen 34 und 44 bzw. einmündet (Fig. 3). Auch der Neigungswinkel de

den Leitungen 36 und 46 und arbeiten auf dieselbe Bohrung 106 ist derart vorgesehen, daß der Strah

Art und Weise. Die Leerung der Gefäße 10 und 12 . der aus der Leitung 30 einlaufenden Flüssigkei

wird vom Steuerungszentrum 26 über die Steuer- leicht nach unten gerichtet ist. Der in das Gefäl leitung 76 gesteuert und erfolgt über einen Abfluß 73 65 eintretende Flüssigkeitsstrahl verteilt sich glatt au

und ein Ventil 74. Die erhaltene Verdünnung roter der Innenfläche der Geiäßwandung, benetzt dv

Blutkörperchen wird einer entsprechenden Zähl- Wandung und bewegt sich schraubenförmig nacl

öder Meßvorrichtung R zugeführt, die hier durch unten, wie durch die gestrichelte Linie 108 anpe

(ο

deutet. Am Boden des Gefäßes bildet sich ein durch den Abfluß 128 eingeleitete Gas erzeugt große

Strudel, aber mit minimaler Wirbelströmung und Gasblasen, die durch den Flüssigkeitskörper hoch-

daher einem Minimum an winzigen Gasbläschen. steigen und nicht nur ein Eindringen der Flüssigkeit

Wie bereits im vorhergehenden dargelegt, wird in den Abfluß 128 verhindern, sondern auch zur das unter Druck stehende Gas durch, die öffnung 34 5 gründlichen Durchmischung der Flüssigkeit durch in die Kammer 16 eingeleitet, dringt in die Bohrung die in kleinen Pfeilen 132 gestrichelt dargestellte 110 des Verbindungsrohrs 38 ein und steigt durch entstehende Auf- und Abwärtsbewegung dienen, die Austrittsöffnung 112 hoch. Solange das Gas Über eine Ausströmungsleitung 134 wird das Gas unter Druck steht, verhindert es, daß die sich am von der Gasregelvorrichtung abgelassen. Ein AusBoden des Gefäßes 14 sammelnde Flüssigkeit in die to laßvcntil 146 ermöglicht die Weiterleitung der Bohrung 110 eindringt, und bewirkt das Aufsteigen Flüssigkeit durch den Abfluß 128 und wird durch großer Gasblasen aus der Austrittsöffnung 112 durcti eine Steuerleitung 147 entsprechend programmiert, die Flüssigkeit nach oben (Fig. 5) und damit eine Der in Fig. 6 schematisch dargestellte Aufbau Mischung der Flüssigkeit durch die entstehende Auf- zeigt Verbindungen und Zubehörvorrichtungen, und Abwärtsbewegung. Das Gas entweicht dann in 15 welche einen weiten Anwendungsbereich der Konden über der Flüssigkeil befindlichen Raum des struktion ermöglichen. In Fig. 6 ist die der Dar-Gcfäßes 14 und strömt durch die Öffnung44 aus. stellung in Fig. 2, 3 und 4 entsprechende Konstruk-

Beim Umfüllen der Flüssigkeit von einem Gefäß tion jeweils durch die Vorziffer 6 vor demselben

in das andere wechseln die Durchlaßöffnungcn 34 Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Zweckmäßig-

und 44 ihre Funktion. 10 keitsgründen ist eine spiegelgleiche Anordnung vor-

Dcr Druck wirkt durch die öffnung 44. und das gesehen, welche durch gleiche Bezugszahlen mit der Gas kann durch die Öffnung 34 ausströmen. Die Vorziffer6 und einem hochgestellten Strich am linde Flüssigkeit wird durch die Bohrung 110 gedruckt gekennzeichnet ist. Außer der bereits erwähnten und läuft bei 114 in das Gefäß 16 an dessen unterem Konstruktion sind hier Eintrittsöffnungen 601 und Ende ein (Fig. 4), und zwar ebenfalls tangential, so 25 60Γ für die Einführung der Flüssigkeit von außerdaß bei der Umfüllung möiilichst geringe Wirbel- halb liegenden Quellen in das Innere des cntströmung entsteht Da das Ventil 79 normalerweise sprechenden Gefäßes vorgesehen sowie eine Anzahl zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. sammelt sich von Ventilen. Diese Ventile sind mit Vl. Vl. V 3. die Flüssigkeit am Boden des Gefäßes ¹16, und die V 4 und V 5 bezeichnet und werden über nicht darbeil 14 einlaufende Flüssigkeit erzeugt einen Strudel. 30 gestellte Programmier- und Steuerungselemente gcder die Flüssigkeit gründlich durchmischt. Durch regelt. Zur Weiterbeförderung der Flüssigkeit verdas sich oberhalb dts Ventils 79 sammelnde Gas wendet man Gasdruck. Beim Aufbau dieser Vorkann die Flüssigkeit nicht durch den engen Durch- richtung werden dieselben konstruktiven Maßnahmen messer der Leitung 78 dringen. Wie bereits erklärt, verwendet, wobei einige Teile weggelassen oder können sich die in das Gefäß 14 eingeleiteten 35 doppelt ausgeführt werden können. Die Einlaß-Flüssigkeiten aus einem kleinen Volumen einer öffnungen 604 und 604' münden tangential ein; die hochkonzentrierten Flüssigkeit und einem Ver- Abmessungen der Gefäße sind so gewählt, daß dünnungsmittel zusammensetzen; wenn eine gründ- nur eine eine gute Durchmischung gewährleistende liehe Durchmischung erforderlich ist. ist die Ver- Mindestfläche der Gefäßwandung von dem zu handwendung von zwei Gefäßen zweckmäßig. In vielen 40 habenden Flüssigkeitsvolumen berührt wird; im Fällen kann eines der Gefäße wegbleiben. unteren Bereich der Gefäße münden EintrilK-

Dcr Einlaßstutzen 104 ist im verhältnismäßig öffnungen tangential ein, um die kreisförmigj iiegroßcn Abstand überhalb des Flüssigkeitsspiegel am wcgung der einlaufenden Flüssigkeiten zu fördern; die ersten Gefäß 14 ausgebildet. Durch diese Anordnung Abmessungen der Abflußleitungen und Verbindungswird die Verunreinigung auf ein Minimum be- 45 rohre zwischen den Gefäßen sind optimal gewählt, schränkt, da nur da:; der Probe folgende Ver- so daß eine Kapillarität durch zu kleinen Durchdünnungsmittel mit der Wandung des Einlaufstutzens messer der Leitungen vermieden wird. Andrerseits in Berührung kommen kann. Es handelt sich hier- muß die Leitung im Durchmesser so eng sein, daß bei um eine Vorzugsausbildungsform, denn die Ver- Gas zur Steuerung der Flüssigkeit verwendet werden hinderung der Verunreinigung ist von größter Be- 5° kann. Bei einer Konstruktion für die Handhabung deutung. Das Saugrohr 48 mündet in kurzem Ab- von Blutlösungen liegt diese Abmessung ungefähr «and unterhalb der Eintrittsöffnung 114 ein, um die bei einem Durchmesser von 0,15 cm.
Möglichkeit auszuschließen, daß Gasblasen in die In F ? g. 6 können viele verschiedenartige Funk-Leitung 50 eingesaugt werden. tionsschemen verwendet werden. Bei geschlossener

In Fig. 5 ist ein Einzelmischgefäß 120 dargestellt 55 Ventilen Vl. F2, V3 und V4 und Einführung de«

mit einem dem Einlaßstutzen 104 in Fig. 2 ahn- Gases bei 636, wobei das Ventil V5 lediglich dit

liehen Einlaßstutzen 122, wobei die Flüssigkeit m Leitung 6114' mit der Leitung 638 verbindet, kön

das Gefäß 120 tangential längs der gestrichelten nen z. B. die Flüssigkeiten bei 604 und/oder 601 ein

linie 121 auf einem schraubenförmigen Pfad ein- geleitet werden. Durch die Austrittsöffnung 6112

läuft. Am oberen Ende des Gefäßes 120 erstreckt 60 dringen Gasblascn ein und entweichen durch di(

sich eine Gasdurchlaßöffnung 124 durch die Kappe öffnung 646, welche hier als Austrittsöffnung funk

123; das Gas wird von einer nicht dargestellten tioniert. Bei 604' oder 601' werden hierbei keim

Quelle von der Leitung 125 über eine Gasregel- Flüssigkeiten eingelassen. Nach Wursch kann da

vorrichtung 126 bezogen. Das Gas kann über die Ventil V 5 so eingestellt werden, daß während diese;

Leitung 127 eingeleitet oder abgelassen werden bzw. 65 Zeit Gas durch die Austrittsoffmmg6112' und dii

durch den mit der Leitung 130 in Verbindung Leitung 638' in das Gefäß 614 eindringt,

stehenden Abfluß 128 eingeleitet werden, ebenfall: Sobald die Flüssigkeit gründlich durchgemisch

unter Steuerung durch die Gasregelvorrichtung. Das ist, werden die Gasdurchlaßöffnungen 646 and 63)

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funktionsmäßig vertauscht, so daß das Gas durch 169, 170 und 202 vorzugsweise in diese; ■ Zustand 646 ein- und durch 636 ausströmt. Aus dem Gefäß belassen, bis die gesamte vorbestimmte Flüssigkeit 614 läuft die Flüssigkeit in das Gefäß 616 auf einem eingelaufen ist und die Kreisbewegung des Flüsugbeliebig gewählten Pfad ein, je nach Konstruktion keitskörpers nachgelassen hat.

und Funktion des Ventils V 5. Sobald die Flüssig- 5 Nach gründlicher Durchmischung der Flüssigkeit keit in dieses Gefäß eingelaufen ist, können zusatz- werden die Ventile 169, 170 und 202 durch vom liehe Flüssigkeiten bei 604' und 601' eingeführt wer- Steuerungszentrum 186 an die Steucrleitungen 190, den, und eine zusätzliche Mischung kann stattfinden, 194 und 188 abgegebene Signale in ihre zweite und zwar nicht nur während des Einlaufens der Stellung gebracht;, um die Leerung zu bewirken. Das Flüssigkeiten, sondern auch noch danach, indem io Entweichen von Gas durch die Flüssigkeitseinlaßman entweder durch die Leitung638' oder von der öffnung 164 wird durch eine Anordnung, wie z.B. Einfüllcitung 6114'das Gas weiter durch die Flüssig- die Verdrängungspumpe 88 und die Mischvorrichlceit aufsteigen läßt. Danach kann die Flüssigkeit tung24 in Fig. !,.verhindert,
durch entsprechende Ventiiregelung und Gas- In diesem Stadium herrscht im System folgender

steuerung durch die Abflußieitung 678' und das 15 Zustand: Das Ventil 169 ist geschlossen und verVentil V 3 abgelassen werden. hindert das Ausströmen des Gases durch den Ab luß

Es ist möglich, während dieser Phase zusätzliches 166. Das Ventil 170 ist geöffnet und läßt aus dem Gas über das Ventil V 1 durch 678' zur Mischung Abfluß 166 durch eine Rohrleitung 171 der nächsten, od. dgl. einzulassen. hier nicht dargestellten Bearbeitungsstufe Flüssigkeit

Das Gefäß 160 kann dem in Fig. 5 dargestellten sto zufließen. Das Dreiwegventil 202 befindet sich in Gefäß gleichgesetzt werden und weist eine Gas- einer Stellung, in welcher Gas über die Leitungen durchlaßöffnung 162 auf sowie eine Flüssigkeits- 200 und 206' durch das Nadelventil 198 und die eintrittsöffnung 164 nahe dem oberen Ende des Ge- Durchlaßöffnung 162 einströmen kann. Außerdem fäßcs. einen Abfluß 166, eine untere Gaseintritts- wird das Zweiwegventil 180 über die Steuerleitung öffnung 168, ein Ventil 169 und ein Auslaßventil 45 192 vom Steuerungszentrum 186 her geöffnet. Auf 170. Die bisher erwähnten Elemente sind gemäß der diese Weise füllt sich der Druckbehälter 178 mit vorhergehenden Beschreibung aufgebaut. Gas unter einem von der Reglercharakteristik ge-

Eine Gasquelle 172 steht über eine Leitung 174 steuerten Druck mit einem Wert von etwa 3,4 N/cm^J. mit einem Druckregler 176 in Verbindung, welcher Durch diesen Druck im Behälter 178 läßt das

den Druck des in den Druckbehälter 178 einge- 30 Nadelventil 198 durch das Dreiwegventü 202 Gas lassencn Gases steuert. Der Druckregler ist mit dem in das Gefäß 160 durch die öffnung 162 einströmen Druckbehälter 178! über ein Zweiwegventil 180 durch und dabei über dem Flüssigkeitsspiegel im Gefäß Leitungen 184 unid 182 verbunden. Von einem 160 einen Gasdinick entstehen, der durch das Nadel-Programmsteucrungszentrum 186 führen Steuer- ventil 198 auf die erforderliche Stärke einstellbar ist, leitungen 188,190,192 und 194 zu verschiedenen 35 um die im Gefäß 160 befindliche Flüssigkeit durch Teilen der Vorrichtung. Eine Leitung 196 verbindet den Abfluß 166 und die Rohrleitung 171 mit der den Druckbehälter 178 mit einem von Hand be- gewünschten Geschwindigkeit ausströmen zu lassen, tätigbaren Nadelventil 198, welches seinerseits über Bei dieser Phase des FlüssigkeitsumfüHvorganes

eine Leitung 200 einem Dreiwegventü 202 Gas zu- wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch den führt. Dieses Dreiwegventü 202 ist mit einer Auslaß- 40 Abfluß 166 und die Rohrleitung 171 auf Grund leitung 204 derart verbunden, daß die Gaseinlaß- folgender Bedingungen konstant gehalten: Sobald die Öffnung 162 des Gefäßes 160 über die Leitung 206 Rohrleitung 171 mit Flüssigkeit gefüllt ist, die sich mit der Auslaßleitung 204 oder mit der Gasdruck- mit einer gegebenen Geschwindigkeit bewegt, hat zuführleitung 200 verbindbar ist. Der Druckregler die Reibung zwischen der Flüssigkeit und der Rohr-176 steuert den Gasdruck auch durch ein von Hand 45 wandung 171 einen gegebenen Wert, und der Druckbetätigbares Nadelventil 210 über eine Leitung 208. abfall über dem Nadelventil 198 wird auf einem Das durch das Nadelventil 210 strömende Gas ge- stetigen Wert gehalten. Die durch das Gas im Gefäß langt über eine Leitung 212 in das Ventil 169. 160 auf die Flüssigkeitsoberfläche drückende Kraft

Sobald die Flüssigkeit in das Gefäß 160 durch die ist die einzige Kraft, die außer der Schwerkraft aul Eintrittsöffnung 164 einströmt, wird das Ventil 170 50 das System einwirkt.

geschlossen, wobei dieser Zustand über eine von der Wenn die in der Rohrleitung 171 auftretender

Steuerung 186 oder eine andere Steuervorrichtung Reibungskräfte, welche der im Gefäß 160 vcr in einem anderen Teil des Systems betriebene Steuer- bleibenden Gasdruckkraft entgegenwirken, gleich dei leitung 194 bewirkt wird. Das Ventil 169 wird durch Gasdruckkraft und der Schwerkraft sind, ergibt siel die Steuerung 186 über die Steuerlcitung 190 gc- 55 in der Fließgeschwindigkcit keine wirksame Ab öffnet und ist über die Leitung 212 mit dem von oder Zunahme. Wenn also durch die Rohrleitung Hand betätigbaren Nadelventil 210 verbunden, 171 Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkei welches von der Gasquelle 172 entweder durch den strömt, muß im Gefäß 160 über der verbleibendei Druckregler 176 odeT einen anderen Regler über die Flüssigkeit ein»; konstante Gasdruckkraft herrschen Leitung 208 unter Druck stehendes Gas erhält. Auf 60 Daraus ergibt sich, daß ein konstanter Gasdruck au diese Weise kann Gas durch den Abfluß 166 in den die Flüssigkeit wirken muß, um den Zustand eine FHissigkeitskörper zur Mischung der Flüssigkeit auf- konstanten Fltisses zu erreichen. Da das vom Ga steigen, wobei es gleichzeitig jegliches Eindringen eingenommene Volumen des Gefäßes 160 mit de von Flüssigkeit in den Abfluß verhindert Das Gas durch den Ablaß 166 ausströmenden Flüssigkeit zu strömt durch die Auslaßleitung 204 zusamme« mit «5 nimmt, muß das Gas durch die öffnung 162 mit ein dem im Gefäß 160 durch die eindringende Flüssig- faeäfidier DtmÄHuSgeschwindigkeit einströmen, ui keit verdrängten Gas aas. Um eine bestmö^khe des Gasdruck im Gefäß 160 auf einer konstant« Durchmischung m erwachen* we«Jea die Ventile HoTre zu haltea. Her konstante Fluß wird ober de

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Druckregler 176 und das Nadelventil 198 erreicht, den, daß eine negative oder bremsende Kraft auf

welche zu diesem Zeitpunkt mit dem Gefäß 160 über die Flüssigkeitsoberfläche einwirkt,

die Leitungen 206, 200,196,184 und 182 und die Eine Bremswirkung wird auf folgende Art und

Bauteile 202,178 und 180 verbunden sind. Weise erzielt: Im entsprechenden Moment wird das

Diese konstante Durchflußgeschwindigkeit wird 5 Zweiwegventil 180 über die Steuerleitung 192 vom vom Steuerungszentrum 196 aufrechterhalten, bis Steuerungszentrum 186 geschlossen. Sowie Gas aus das Gefäß 160 fast leer ist; dann gibt es über die dem Druckbehälter 178 durch das Nadelventil 198 Steuerleilung 192 Befehl zur Änderung der Ventil- dringt, fängt der Druck im Behälter 178 zu sinken an. einstellung 180. Dadurch ergibt sich die im vorher- Mit Abnahme des Druckes nimmt auch die Durchgehenden erwähnte kontinuierliche Abnahme der io trittsgeschwindigkeit des durch das Nadelventil Entleerungsgeschwindigkeit aus dem Gefäß 160 strömenden Gases ab und damit auch die Durchdurch die Rohrleitung 171, so daß die Geschwindig- trittsgeschwindigkeit des in das Gefäß 160 einkeit der Flüssigkeit praktisch Null wird, sobald der strömenden Gases. Sobald dies der Fall ist, nimmt letzte Flüssigkeitstropfen die Rohrleitung 171 ver- der Druck im Gefäß 160 ab, womit sich eine Ablassen hat. 15 nähme der auf die im Gefäß 160 verbleibende

Normalerweise, wie auch bei dieser bevorzugten Flüssigkeit einwirkenden Kraft ergibt und folglich Ausführungsform der Erfindung, sind die Reibungs- auch eine Abnahme der Durchflußgeschwindigkeit kräfte in den flüssigkeitsführenden Leitungen 166 der aus der Leitung 171 strömenden Flüssigkeit Dies und 171 und in dem Nadelventil 198 gegenüber den dauert an, bis im Druckbehälter 178 kein Druck durch die Masse und Geschwindigkeit der ver- ao mehr herrscht. Die Einstellung des Systems erfolgt schiedenen Flüssigkeiten entstehenden Trägheits- durch Regulierung des Nadelventils 198, welches Jcräften groß. Wenn dies der Fall ist, ist auch der diesen Leerungsvorgang sowie die vorhergehende hierfür verwendete Druck im wesentlichen gleich Phase der Leerung des Gefäßes bei konstanter Fließ-Null. Wenn jedoch die Masse und/oder Geschwin- geschwindigkeit bewirkt, so daß für einen Satz gedigkeit der Flüssigkeit so groß ist, daß die Trägheit 25 gebener Programmbedingungen, Steuerungszeit und nicht unerheblich ist, dann kann die Kapazität der Druckbehältergröße eine ausgezeichnete Leerungsvom Gas eingenommenen Volumen so geregelt wer- bedingung erhältlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Mischen und Umfüllen einer Probeflüssigkeit, bei dem der Probefiüssigkeit eine abwärts gerichtete Spiralbewegung erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Probeflüssigkeit zusätzlich von unten ein nach aufwärts gerichteter, große Blasen bildender, umsteuerbarer Gasstrom zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Fortsetzung der Einleitung des Gasstroms nach Einlaufen der Probeflüssigkeit

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Umsteuerung des Gasstroms nach erfolgter Durchmischung der Probeflüssigkeit zu deren Verdrängung aus einem Probengefäß.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Einführung der Probefiüssigkeit in das Probengefäß, das mit einem zweiten Probengefäß verbunden ist, und gleichzeitige Erzeugung eines Druckunterschieds zwischen den Gefäßen; Mischen der Probeflüssigkeit in dem ersten Probengefäß durch Aufrechterhaltung des Druckunterschiedles; Erzeugung eines zweiten Druckunterschiedes zur Verdrängung der Probefiüssigkeit aus dem ersten in das zweite Probengefäß; Leerung der im zweiten Probengefäß angesammelten und gemischten Probeflüssigkeit.

5. Vorrichtung zur Durchführung Jes Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mindestens einer.'. Probengefäß mit einer oberhalb de^. Flüssigkeitsspiegels angeordneten und tangentialen schrägen Einlaßöffnung für die Probefiüssigkeit und einer Abführöffnung im Gefäßboden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführöffnung (110; 128) mit einer Gasquelle in Verbindung steh! und daß das Probengefäß eine öffnung (46; 127) zum Entweichen des Gasstromes aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit zwei Probengefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Probengefäß (10; 14; 614) eine obere Gasdurchlaßöffnung (44, 68; 124; 646) aufweist sowie eine erste Flüssigkeitseinlaßöffnung (106) und eine erste Flüssigkeitsauslaßöffnung (112), daß das zweite Probengefäß (12,16, 616) nahe seinem unteren Ende unterhalb des normalen Spiegels der darin enthaltenen Probeflüssigkeit eine zweite Flüssigkeitseinlaßöffnung (114; 60Γ) aufweist sowie eine zweite obere Gasdurchlaßöffnung (34,66; 636) und eine zweite Flüssigkeitsausflußöffnung (73, 78; 678') an seinem unteren Ende unterhalb der zweiten Flüssigkeitseinlaßöffnung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Probengefäß bis auf seine Flüssigkeitseinlaß- und Flüssigkeitsausflußöffnung abgeschlossen ist und daß die Anordnung zum Umfüllen der Flüssigkeit eine zweite Gasstromzuführung (46; 72; 127; 646) umfaßt und daß durch eine Steuervorrichtung (26) die von oben erfolgende Einleitung von Gasstrom in das Probengefäß umsteuerbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstromzuführungen (6112,6112') verbunden sind und daß die Steuervorrichtung Gasströmungsregler (F 5) einschließt,

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (74,79; V 3) vorgesehen ist, durch welches die zweite Ausflußöffnung des zweiten Probengefäßes absperrbar ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Saugrohr (48, Fi g. 2) zur Entnahme von Probeflüssigkeit aus dem zweiten Probengefäß (M).

.-■ , 11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeitseinlaßöffnung (106, Fig. 4) derartig ausgebildet ist, daß der Strahl! der einlaufenden Probeflüssigkeit im wesentlichen tangential und gegen den Boden des zweiten Pirobengefäßes gerichtet ist und der sich im zweiten Probengefäß sammelnden Flüssigkeit eine Drehbewegung mitteilt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (14) und zweite Probengefaß (1.6) vertikal angeordnet sind und an ihren unteren Enden durch ein Rohr (38; 54) miteinander verbunden sind, daß das eine Gefäß (14) kurzer und das Verbindungsrohr schräg geneigt ausgebildet ist, daß ein Einiaufstutzen (104) einstückig an dem kürzeren Probengefäß/14) angeordnet ist und die Flüssigkeitseinlaßöffnung (106) aufweist und daß das längere Probengefäß (16) an seinem unteren Ende einen Abfluß (78) aufweist.

13. Vorrichlung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (26; 176) eine kontinuierliche Abnahme des wirksamen Druckes der zweiten Gasstronutuführung (46, 72) während des Abfließens der Probeflüssigkeit bewirkt.