DE1900280C - Vorrichtung zum automatisierten Filtrieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatisierten Filtrierer einer Flüssigkeit aus einem Behälter in einen in diesen Behälter einsetzbaren, der Aufnahme des Filtrates dienenden zweiten Behälter unter Anwendung von Saugwirkung.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (deutsche Patentschrift 861 547) handelt es sich bei dem in den ersten Behälter einsetzbaren zweiten Behälter um eine Pipette, in deren unteren Teil eine Filterschicht angeordnet ist und an derem oberen Ende eine Saugvorrichtung wie etwa ein GummibaHen angebracht ist. Auf Grund der Saugwirkung wird die zu filtriercnde Flüssigkeit durch die Filterschicht hindurch in die Pipette gezogen; nach Herausnahme der Pipette erfolgt dann eine Zwischenspülung des unteren Pipettenendes, um dort anhaftende Rückstände zu entfernen, und dann \wird das Filtrat durch das untere Pipettenende abgezogen, wobei das Fütiat noch einmal die Filterschicht durchläuft.

Es ist ferner ein Filterbecher bekannt (USA.-Patentschrift 1 316789), dessen unterer Teil aus Filtermaterial besteht und der in einen Eehälter einsetzbar ausgebildet ist. Dabei schließt der obere Rand des Filterbechers mit dem Innenrand des Behälters dicht ab, so daß mittels eines in dem Behälter erzeugten Unterdnickes die zu filtrierende Flüssigkeit, die sich in dem Filterbecher befindet, durch das Filtermaterial des Filterbechers in den Behälter gezogen wird.

Es ist ferner eine Abgabevorrichtung für becherförmige Behälter bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1 894 270), bei der die zu einer Säule von Bechern ineinandergesteckten Becher sich in einem rohrförmigen Behälter befinden, an dessem unteren offenen Ende elastische Querschnittsverengungen vorgesehen sind, die an dem untersten Becher angreifen und diesen halten. Nach manuellem Herausziehen des untersten Bechers greifen die elastischen Querschnittsverengungen an dem nächstfolgenden Becher an.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Vorrichtung dazu geeignet ist, in automatischer Weise laufend zu der Vorrichtung transportierte flüssige Proben zu filtrieren, so daß die Vorrichtung einen Teil eines automatischen chemischen Analysierapparates bilden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der die zu filtrierende Flüssigkeit aufweisende Behälter becherförmig ausgebildet ist und der zweite, einen aus Filtermaterial bestehenden Boden und einen Randflansch aufweisende Behälter ebenfalls becherförmig und in den erstgenannten Behälter einsetzbar ausgebildet ist und daß eine Vakuumanordnung mit einem stempelartig bewegten, an den Randflansch des zweiten Behälters dicht ansetzbaren Vakuumkopf vorgesehen ist.

Die besondere konstruktive Ausbildung der beiden ineinandersetzbaren Filterbehältet ermöglicht ein periodisches Zusammenwirken mit dem stempelartig bewegten Vakuumkopf der Vakuumanordnung, so daß laufend zu der Vorrichtung bewegte flüssige Proben filtriert werden können. Der Randflansch des zweiten becherförmigen Behälters kann außer zur Herstellung einer dichten Vakuumverbindung mit dem Vakuumkopf außerdem dazu dienen, die Eintauchtiefe des zweiten Behälters in den ersten Behäl ter zu begrenzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Abgabevorrichtung für die Filterbecher versehen, die einen Verschlußteil aufweist, der eine längliche öffnung und zwei übereinander angeordnete Tragflächen aufweist. Dabei dient die untere Tragfläche dazu, an dem Randflansch des untersten Filterbechers der ineinandergestapelten Filterbecher anzugreifen und denselben zu tragen, und die obere Tragfläche dient dazu, unter den Randflansch des nächsthöheren Filterbechers zu greifen. Zur Abgabe des untersten Filterbechers wird der Verschlußteil in horizontaler Richtung bewegt, wodurch die untere Tragfläche des Verschlußteiles außer Eingriff mit dem Randflansch de; untersten Filterbechers gelangt, und bei umgekehrte! Horizontalbewegung des Verschlußteiles wird dii

obere Tragfläche unter dem Randflansch des nächsthöheren Filterbechers herausgeschoben, so daß dieser auf die untere Tragfläche herabfällt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine zur Aufnahme der zu filternden Flüssigkeit dienende Kapsel, F i g. 2 einen Längsschnitt der Kapsel, F i g. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Filterbechers, der in eine Vertiefung der Kapsel. einsetzbar ist,

Fig.4 eine Draufsicht auf den Filterbecher nach Fig. 3,

F i g. 5 eine Seitenansicht einer Filterbecher-Abga- »5 bevorrichtung und der Vakuumanordnung, wobei gewisse Teile gebrochen dargestellt sind,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5.dargestellte Anordnung, wobei ebenfalls gewisse Teile gebrochen dargestellt sind, ao

Fi g.'7 die Darstellung des zur Abgabe der Filierbecher dienenden Teiles,

F i g. 8 eine Rückansicht des in F i g. 7 dargestellten Teiles,

F i g. 9 einen Schnitt, welcher die Filterbecher-Ab- »5 gabevorrichtung und die wesentlichen Filtermittel wiedergibt, wobei es sich um eine Kapsel gemäß F i ii. 1 und Filterbecher gemäß F i g. 3 handelt.

In F i g. 1 ist die zur Aufnahme der zu filternden Flüssigkeit dienende Kapsel mit 10 bezeichnet; sie besteht aus einem, für eine einfache Herstellung geeigneten Material und soll nach Benutzung zerstört oder fortgeworfen werden. Beispielsweise kann die Kapsel aus einem billigen Kunststoff wie Polyäthylen, Polypropylen od. dgl. bestehen, so daß die Kapsel sowohl eine gewisse Biegsamkeit hat als auch hinreichend stabil ist. Gemäß F i g. 1 und 2 ist die Kapsel 10 ein an der Unterseite offener Hohlkörper 12 mit Seitenwandungen 14 und Endwandungen 16 von Trapezform, die an ihrer oberen Kante an der oberen Fläche 18 angesetzt sind; die obere Fläche Yi weist becherförmige Vertiefungen 20 und 22 α bis 22 d auf, die sich in den Raum zwischen den Seiten- bzw. Endwänden erstrecken, wobei die becherförmige Vertiefung 20 ausgebogene diagonal angeordnete Seitenkammern 20 α und 20 b aufweist, die im wesentlichen eine umgekehrte halbkegelförmige Form haben und in die kegelstumpfförmigen Seitenwandungen der Vertiefung 20 übergehen, was durch die nachfolgend zur Erörterung gelangenden Gründe bedingt ist. 5< >

Eine schmale Versteifungsrippe 24 erstreckt sich entlang der unteren Kante einer jeden Seitenwandung und iäuft in an den Enden vorgesehene Füße 26 aus. Innerhalb des Hohlkörpers 12, und zwar an der Verbindungsstelle der Endwände 16 mit der oberen Fläche 18 ist das Material verstärkt u.id bildet Schultern 28, die nach unten gerichtet sind, so daß die Kapseln aufeinander gestapelt werden können, ohne daß sie dabei das Bestreben haben, zusammenzuhaflen. '

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Filterbecher 30 ist zur Verwendung mit einer Kapsel 10 geeignet und dient dem Zweck, die in der Vertiefung 20 befindliche Flüssigkeit abzufiltern. Der Filterbecher 30 kann ähnlich wie die Kapsel 10 hergestellt werden, es besteht jedoch der Boden 32 des Filterbechers aus Filterpapier oder einem anderen porösen Material. Der Filterbecher hat einen kegelstumpfförmigen Teil 34 mit dem der Filterpapierboden 32 verklebt oder verschweißt ist, wobei der zylindrische Teil 36 eine nach unten gerichtete Schulter 38 bildet und einen ebenen Randflansch 40 aufweist. Der Randflansch hat einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden Scheiteln der Ausbuchtungen 20 a und 206, damit die Luft einströmen kann, wenn die Flüssigkeit abgesaugt wird.

Die Schulter 38 dient dem Zweck, daß die Filterbecher übereinandergestapelt werden können, ohne daß sie sich miteinander verbinden und der Randflansch 40 liegt auf der oberen Fläche 18 der Kapsel 10 während des Filtervorganges auf, wie noch näher beschrieben werden wird.

Io den Fig. 5 bis 9 ist eine erfindungsgemäße FiI-irieranordnung beschrieben, die aus einer Filterbecher-Abgabevorrichtung 42 und einer Vakuumvorrichtung 44 besteht, welche beide auf einer Montageplatte 46 angeordnet sind, die an ihrem einen Ende an einem Träger 48 befestigt sind, so daß zwischen der Trägerplatte 48 und der Platte 46 eine Vertiefung 50 gebildet ist, die für die Montage der Filteranordnung verwendet werden kann.

Die Filter-Abgabevorrichtung 42 besteht aus dem Filterbechermagazin 52 von zylindrischer Form, das mit einer kreisförmigen Austrittsöffnung 54 ausgerichtet .-! ein Filterbecher-Abgabeverschluß 56 ist horizontal mittels eines pneumatischen Zylinders 58 bewegbar und in entsprechender Weise an einem Block 60 befestigt. Wie F i g.7 zeigt, hat der Abgabeverschluß 56 eine längliche öffnung 62 und zwei vertikal übereinander angeordnete U-förmige Tragplatten, und zwar je eine an jedem Ende der öffnung. Die untere Tragplatte 64 greift unter den Randflansch 40 des untersten Filterbechers 30 des Magazins 52 und die obere Tr »gplatte wird durch zwei Vorsprünge 66 beiderseits der öffnung 62 und einen schwenkbaren U-förmigen Auswerfer 68 gebildet. Der Auswerfer weist einen Block 70 auf, der schwenkbar in dem Block 60 angeordnet ist und wird normalerweise in einer horizontalen Ebene mit den Vorsprüngen 66 gehalten, und zwar durch eine im wesentlichen M-förmige Torsionsfeder 72, die hinten an dem Block 60 angeordnet ist, wobei der mittlere Federteil gegen die Rückseite des Blockes 70 drückt, wie F i g. 8 erkennen läßt.

Bei der Bewegung des Verschlußteiles 56 aus seiner normalen Stellung heraus, gleitet die untere Tragfläche 64 unterhalb des Flansches des untersten Filterbechers 30 heraus, wobei die Vorsprünge 66 unter den Flansch des nächsthöheren Filterbechers greifen. Gegen den Block 70 wirkt eine Einstellschraube 74, die den Block und den Auswerfer 68 am Ende der Bewegung schwenkt, so daß der unterste Filterbechcr durch die öffnung 54 abgeworfen wird, in die Vertiefung 20 der Kapsel 10 hineinfällt, so daß der Filterbecher auf der Oberfläche der in der Vertiefung befindlichen Flüssigkeit 76 schwimmt. Bei der Rückwärtsbewegung des Verschlußteiles 56 kehrt der Auswerfer 68 in seine ursprüngliche horizontale Stellung zurück, und die Vorsprünge 66 greifen unter dem Flanschrand des daraufliegenden Filterbechers weg, so daß der Filterbecher auf die untere U-förmige Tragfläche 64 abgesenkt wird und die Abgabevorrichtung 42 nun wieder vorbereitet ist, einen weiteren Filterbecher abzugeben.

Ein Steuerventil 78, das durch die Kapsel 10 tätig wird, leitet den Abgabevorgang eines Filterbechers

ein. Es könnte im übrigen auch zwecks Erzielung derselben Relativbewegung die Abgabevorrichtung entsprechend abgesenkt werden.

Die Vakuumvorrichtung 44, mit der ein Vakuum in dem Filterbecher erzeugt wird, besteht aus einem Vakuumkopf 80, der von einem nichtkreisförmigen Horizontalquerschnitt ist und um die Breite einer Kapsel von der Becher-Abgabevorrichtung 42 vertikal bewegbar in einer Hülse 82 angeordnet ist. Das untere Ende der Hülse ist bei 84 geschlitzt zwecks Aufnahme des Vakuumkopfes.

Der Vakuumkopf 80 ist an einem vertikalen pneumatischen Zylinder 85 angeordnet und hat einen sich nach unten erstreckenden Teil 86 und eine Schulter 88 herum, an der eine im wesentlichen kreisförmige Dichtungsscheibe 90 aus Schaumgummi od. dgl. befestigt ist. Mittels einer Leitung 92 wird eine Unterdruckquelle mit dem Vakiuimkopf verbunden, wobei der Schlauchanschluß mit 94 und der zugehörige Kanal mit % bezeichnet ist. Die Steuerung des vertikalen pneumatischen Zylinders 85 ist synchronisiert mit dem Anheben der Kapsel 10, so daß, wenn eine Kapsel unter den Vakuumkopf gehoben wird, der Kopf den Dichtungsring 90 gegen den Randflansch des Filterbechers 30 drückt und dadurch der Filterbecher nach unten gedrückt wird und eine Abdichtung mit dem Saugende des Vakuumkopfes bewirkt wird, so daß durch den Unterdruck klares Filtrat in den Filterbecher durch den porösen Boden eingesaugt wird. Die seitlichen Ansätze 20 a und 20 6 bilden einen Lufteinlaß und bilden ferner zusätzlichen Raum zur Aufnahme der Flüssigkeit, welche beim Herunterdrücken des Filterbechers nach oben steigen kann. Bei Zurückziehen des Vakuumkopfes 80 wirkt das untere Ende der Hülse 82 bis zu den Schlitzen 84 gegen den Flanschrand des Filterbechers und hält den Becher zurück und unterbricht dadurch die Abdichtung.
Falls gewünscht, kann ein Vakuummanometer 98 an den Schlauch 92 und das Unterdrucksystem angeschlossen sein.

Zur Erklärung des Filtriervorganges soll zunächst angenommen werden, daß die erste Kapsel 10 unter der Filterbecherabgabe-Vorrichtung angelangt ist

ίο und eine Vertikalbewegung erfolgt, indem entweder die Kapsel auf die Abgabevorrichtung zu angehoben wird oder die Abgabevorrichtung auf die Kapsel zu gesenkt wird. Dadurch wird die Steuervorrichtung 78 betätigt, welche die Abgabe des untersten Filterbechers in die Kapsel steuert. Es erfolgt eine Relativbewegung von Kapsel und Abgabevorrichtung, und die Kapsel wird dann in eine Lage unterhalb der Vakuumvorrichtung 44 gebracht. Die Annäherung der Kapsel und der Vakuumvorrichtung, bedingt durch

ao die Vertikalbewegung, bringt den Dichtungsring 90 in Abschluß mit dem Randflansch des Filterbechers 30, wobei der Boden des Bechers in die Flüssigkeit 76 hineingedrückt wird, bis der Randflansch auf dem Gehäuseteil 12 der Kapsel aufliegt und ein Verschluß zwischen dem Dichtungsring und dem Flansch erzielt ist. Die Saugwirkung des Unterdruckes verringert den Druck innerhalb des Filterbechers und dadurch wird klares Filtrat in. den Filterbscher durch die poröse Filterpapierbodenfläche eingesaugt. Die Vertikalbewegung bewirkt dann wiederum eine Trennung der Kapsel und der Vakuumfläche und hat zur Folge, daß das untere Ende der Hülse 82 bis zu den seitlichen Schlitzen 84 gegen den Randflansch des Filterbechers wirkt und die Dichtung zwischen Ring und Flansch aufhebt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum automatisierten nitrieren einer Flüssigkeit aus einem Behälter in einen in diesen Behälter einsetzbaren, der Aufnahme des Filtrates dienenden zweiten Behälter unter Anwendung von Saugwirkung, dadurch ge- „ kennzeichnet, daß der die zu filtrierende Flüssigkeit aufnehmende Behälter (20) becherförmig ausgebildet ist und der zweite, einen aus Filtermaterial bestehenden Boden (32) und einen Randflansch (40) aufweisende Behälter (30) ebenfalls becherförmig und in "den erstgenannten Behälter (20) einsetzbar ausgebildet ist und daß eine Vakuumanordnung (44) mit einem stempelartig bewegten, an den Randflansch des zweiten Behälters (30) dicht ansetzbaren Vakuumkopf (80) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ao kennzeichnet, daß der Behälter (20) eine im \νε sentlichen kegelstumpfförmige Seitenwand mit an gegenüberliegenden Seiten nach abwärts gerichteten halbkegelförmigen Ausbeulung (20 a, 20 b). aufweist und daß der Randflansch (40) des Filter- as bechers (30) einen geringeren Durchmesser hat als der Abstand zwischen den entfernten Enden der halbkegelförmigen Ausbeulungen (20 a, 20 b).

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumkopf (80) eine ringförmige Schulter (88) mit einem Dichtungsring (90) aufweist, der sich in gleicher Weise radial wie der Flanschrand (40) des Filterbechers (30) erstreckt, und daß der Vakuumkopf (80) vertikal bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abgabevorrichtung (42) für die Filterbecher (30) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabevorrichtung (42) für die Filterbecher (30) einen Verschlußteil (56) aufweist, der eine längliche öffnung und zwei übereinander angeordnete Tragflächen (64, 66, 68) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswerfer (68) einen Teil der oberen Tragfläche bildet.