DE202007005398U1 - Behälter mit flexiblen Wänden - Google Patents
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Abstract
Behälter mit
flexiblen Wänden,
in dessen Behälterinnenraum
(2) ein Mischer (3, 3'', 3''') angeordnet ist, der ein an einem
ersten Ende (7) eines Mischerschaftes (8) angeordnetes Mischelement
(5) aufweist, wobei der Mischerschaft (8) mit dem Mischelement (5)
von einem außerhalb
des Behälterinnenraumes
(2) angeordneten Antrieb (4, 4', 4'') in longitudinale Bewegungen
versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (8)
mit seinem dem Mischelement (5) abgewandten zweiten Ende (9) an
die Innenseite (12) einer Behälterwandung (13)
ansetzbar und von der der Innenseite (12) abgewandten Außenseite
(16) der Behälterwandung
(13) her durch ein Koppelstück
(14, 14', 24, 26) magnetisch fixierbar ist, und dass das Koppelstück (14,
14', 24, 26) mit einer Krafteinleitungseinrichtung (20, 20', 20'',
23, 25) des Antriebes (4, 4', 4'') in Wirkverbindung steht.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Behälter mit flexiblen Wänden, in dessen Behälterinnenraum ein Mischer angeordnet ist, der ein an einem ersten Ende eines Mischerschaftes angeordnetes Mischelement aufweist, wobei der Mischerschaft mit dem Mischelement von einem außerhalb des Behälterinnenraumes angeordneten Antrieb in longitudinale Bewegungen versetzbar ist.
- Behälter mit flexiblen Wänden werden insbesondere als flexible Einweg-Behälter in der Pharmazie und Biotechnologie für Flüssigkeiten in Produktionsprozessen zunehmend verwendet.
- Aus der
DE 10 2004 013 078 A1 ist ein Behälter mit flexiblen Wänden bekannt, der als flexibler Einweg-Behälter ausgebildet ist und eine Mischeinrichtung für in flexiblen Einweg-Behältern befindliche Flüssigkeiten aufweist. Dabei ist ein als Mischplatte ausgebildetes Mischelement in dem Behälterinnenraum an einem Ende eines Mischerschaftes angeordnet, der durch die Behälterwandung hindurchgeführt und außerhalb des Behälterinnenraumes von einem Antrieb eines Vibrationsmischers in longitudinale Bewegungen versetzt wird. - Nachteilig bei diesem Vibrationsmischer, der sich grundsätzlich bewährt hat, ist, dass der Mischerschaft abgedichtet durch die Wand des Behälters geführt wird. Dazu muss eine feste, dichte Verbindung zwischen Behälterwand und Mischerschaft hergestellt werden. Dies ist relativ aufwendig und kostenintensiv und kann eine Schwachstelle bei der Nutzung darstellen. Zudem müssen spezielle Schweißvorrichtungen und Formen geschaffen werden, die die Fertigung verteuern.
- Weiterhin ist aus der US 2005/0249033 A1 eine ähnliche Mischeinrichtung bekannt. Auch hier wird der Mischerschaft durch die Behälterwandung eines flexiblen Einweg-Behälters hindurchgeführt. Der Mischerschaft wird dann von einem außerhalb des Behälterinnenraumes angeordneten Antrieb elektrisch oder pneumatisch in longitudinale Bewegungen versetzt.
- Damit weist dieser Behälter die gleichen Nachteile wie oben geschildert auf.
- Weiterhin ist aus der
US 6,491,422 B1 ein Vibrationsmischer bekannt, der ebenfalls eine Mischerplatte aufweist, deren Mischerschaft durch eine Behälterwandung zu einem außerhalb des Behälters angeordneten Antrieb geführt werden muss. - Auch hier besteht das Problem der Abdichtung in der Behälterwand.
- Weiterhin ist aus der WO 03/028869 A2 ein Behälter bzw. ein Beutel bekannt, der in seinem Behälterinnenraum einen um eine Achse rotierenden Mischer bzw. Rührer aufweist.
- Nachteilig bei diesem Rührer ist, dass er relativ aufwendig ausgebildet und an der Behälterwandung verankert ist.
- Solche nach dem Prinzip eines Magnetrührers bekannten Rührer haben zudem das Problem, dass sie in ihrer Rotationsgeschwindigkeit und in den zu mischenden Volumina relativ beschränkt sind. Deshalb wird versucht, auf kostengünstigere und effektivere Vibrationsmischer mit longitudinalen Schwingungen überzugehen.
- Aus der
US 2,793,166 ist ein als Fermenter ausgebildeter Behälter bekannt, der an seinem oberen Ende durch einen aufklappbaren Deckel verschlossen ist. Durch den Deckel ist zentral eine Mischerachse eines als Rührer ausgebildeten Mischers hindurchgeführt. Die Mischerachse ist geteilt, wobei die beiden Teile über eine magnetische Kupplung miteinander verbunden sind. Durch die in dem Behälterinnenraum angeordnete Kupplung ist es möglich, den Deckel mit einem ersten Teilstück der Mischerachse aufzuklappen, während das zweite Teilstück im Behälterinnenraum verbleiben kann. Die Kupplung besteht aus zwei Kopfteilen, die über gegenüberliegende Magnete und über Stifte miteinander verbindbar sind. Der Einsatz der Magnetkupplung erfolgt dabei wegen der Verwendung eines aufklappbaren Deckels eines starren Behälters. Hinweise auf einen Behälter mit flexiblen Wänden und einen in longitudinale Bewegungen versetzbaren Mischerschaft sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen einfachen und kostengünstigen effektiven Mischer zu schaffen, der kein Abdichtungsproblem aufweist.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der Mischerschaft mit seinem dem Mischelement abgewandten zweiten Ende an die Innenseite einer Behälterwandung ansetzbar und von der der Innenseite abgewandten Außenseite der Behälterwandung her durch ein Koppelstück magnetisch fixierbar ist, und dass das Koppelstück mit einer Krafteinleitungseinrichtung des Antriebes in Wirkverbindung steht.
- Dadurch, dass der Mischerschaft mit seinem zweiten Ende an die Innenseite einer Behälterwandung ansetzbar ist und von außen her durch ein Koppelstück magnetisch fixiert wird, kann auf einen Durchbruch der Behälterwandung verzichtet werden, so dass keine Dichtprobleme entstehen. Der aus Mischerschaft und Mischelement bestehende Mischer muss lediglich bei Herstellung des Behälters in dessen Innenraum eingebracht werden. Eine aufwendige Verbindung mit der Behälterwandung kann dabei unterbleiben, da die Fixierung von außen her durch das Koppelstück erfolgt. Bei Bedarf kann zusätzlich durch Klebung eine Fixierung an der Innenwand erfolgen. Der Antrieb des Mischers erfolgt über das außenliegende Koppelstück, das mit einer Krafteinleitungseinrichtung des Antriebes in Wirkverbindung steht. Dabei entsteht eine einfache, sichere, effektive und kostengünstige Mischvorrichtung, die bekannte Abdichtprobleme nicht aufweist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Ende des Mischerschaftes ein Anschlussstück mit einer Anschlussfläche auf, die an der Innenseite der Behälterwandung anliegt. Das Koppelstück kann dabei eine Anlagefläche aufweisen, die an der Außenseite der Behälterwandung korrespondierend zur Anschlussfläche des Anschlussstückes anliegt. Dabei kann der Mischerschaft einen relativ geringen Querschnitt aufweisen, da die Fixierung über das zum Mischerschaft relativ großflächige Anschlussstück und über das entsprechende Koppelstück erfolgt.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Anschlussstück und das Koppelstück durch Permanentmagnete gegeneinander fixierbar. Dabei kann beispielsweise das Anschlussstück des Mischers aus einem ferromagnetischen Material sein, während das Koppelstück mindestens einen Permanentmagneten aufweist. Anschlussstück und Koppelstück können aber auch entgegengesetzt polarisierte Permanentmagneten aufweisen. Die Beutelwandung, die im Falle eines Einweg-Beutels nur einige Zehntel mm beträgt, bestimmt den Abstand zwischen Anschlussstück und Koppelstück, so dass mit modernen Permanentmagneten hohe Kräfte übertragen werden können. Es ist aber auch möglich, das außenliegende Koppelstück mit einem elektromagnetischen Feld zu versehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Anschlussstück und das Koppelstück mindestens teilweise plattenförmig ausgebildet. Dadurch ergeben sich eine relativ großflächige Anschlussfläche des Anschlussstückes und eine entsprechend große Anlagefläche des Koppelstückes.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Koppelstück mindestens ein Ansatzstück auf, auf das die Krafteinleitungseinrichtung des Antriebs einwirkt. Bei nur einem Ansatzstück ist dieses zentrisch zum Koppelstück bzw. zur Schaftachse des Mischers angeordnet.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Koppelstück eine Mehrzahl von Ansatzstücken auf, die zeitlich unterschiedlich mit longitudinalen Bewegungen von einer Mehrzahl von Krafteinleitungseinrichtungen beaufschlagbar sind. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Mischelement zusätzlich zu einer Hubbewegung mit einer Taumelbewegung zu beaufschlagen. Auch ist es so möglich, das Mischelement mit einer rotatorischen Komponente zu beaufschlagen. Damit lassen sich zusätzliche Wirbel in die Bewegung der zu mischenden Flüssigkeit im Beutel bringen, was die Mischwirkung erheblich verbessert. Bei verschiedenphasiger Einwirkung auf den Mischer über eine Mehrzahl von Ansatzstücken können im Antrieb oder im Mischer Biegestellen vorgesehen sein, die den entstehenden kleinen Kippwinkel aufnehmen. Dabei kann aber auch ein elastischer Schaft ausreichend sein.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt die Krafteinleitungseinrichtung pneumatisch bzw. über Druckluftimpulse auf den Mischerschaft, das Koppelstück bzw. dessen Ansatzstück ein. Auch ist es möglich, über einen mechanischen Druckstößel auf das Koppelstück bzw. dessen Ansatzstück einzuwirken. In beiden Fällen muss nur eine Aufwärtsbewegung erzeugt werden, da die Rückstellung über das Eigengewicht des Mischers bzw. Behälters erfolgt. Infolge der Gravitation bildet das Eigengewicht die Rückstellkraft.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Krafteinleitungseinrichtung mechanisch oder elektromagnetisch mit dem Koppelstück verbunden, auf das sie einwirkt.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Mehrzahl von Krafteinleitungseinrichtungen je einem separaten Antrieb zugeordnet. Es ist aber auch möglich, diese einem gemeinsamen Antrieb zuzuordnen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Mischer zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Mischelemente auf. Bei Bedarf ist aber die Anordnung von drei oder mehr Mischelementen möglich.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mischelemente als mit konischen Bohrungen versehene Mischerplatten ausgebildet. Die konischen Bohrungen mehrerer Mischerplatten können dabei zueinander oder auch gegeneinander ausgerichtet sein.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei Mischer in dem Behälterinnenraum angeordnet, wobei die Mischer zur Erzeugung einer gerichteten Strömung verschiedenphasig ansteuerbar sind. Die Mischer können dabei einander gegenüberliegend oder in einem Winkel, beispielsweise einem rechten Winkel, zueinander angeordnet sein.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
- In den Zeichnungen zeigen:
-
1 : eine schematische Seitenansicht eines Behälters mit flexiblen Wänden, Mischer und Antrieb; -
2 : eine Seitenansicht eines weiteren Behälters mit flexiblen Wänden mit mehreren Krafteinleitungseinrichtungen und mehreren Antrieben; -
3 : eine Draufsicht auf das Koppelstück von2 in vergrößerter Darstellung; -
4 : eine Seitenansicht eines weiteren Behälters mit flexiblen Wänden und elektromagnetischer Krafteinleitungseinrichtung; -
5 : ein weiterer Behälter mit flexiblen Wänden und pneumatischer Krafteinleitungseinrichtung im Ausriss; -
6 : ein weiterer Behälter mit flexiblen Wänden mit zwei einander gegenüberliegenden Mischern; -
7 : ein weiterer Behälter mit flexiblen Wänden mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Mischern; -
8 : ein weiterer Behälter mit einem Antrieb und einer Mehrzahl von Kraftleitungseinrichtungen sowie einen Mischer mit zwei Mischelementen; und -
9 : eine Seitenansicht des Mischers von1 ; -
10 : eine Seitenansicht des Koppelstückes von2 ; und -
11 : ein weiterer Behälter mit flexiblen Wänden und mechanischer Krafteinleitungseinrichtung über einen Druckstößel. - Ein Behälter
1 mit flexiblen Wänden besteht im Wesentlichen aus einem Behälterinnenraum2 mit einem Mischer3 , der von einem Antrieb4 angetrieben wird. - Der Mischer
3 besteht aus einem Mischelement5 , das als eine Mischerplatte6 ausgebildet ist. Die Mischerplatte6 ist konzentrisch an einem ersten Ende7 eines Mischerschaftes8 angeordnet. An dem dem ersten Ende7 abgewandten zweiten Ende9 des Mischerschaftes8 ist konzentrisch ein Anschlussstück10 angeordnet. Das Anschlussstück10 ist mit seiner dem Mischelement5 abgewandten Anschlussfläche11 an eine Innenseite12 der Behälterwandung13 ansetzbar. - Ein Koppelstück
14 ist mit seiner Anlagefläche15 gegen die der Innenseite12 abgewandte Außenseite16 der Behälterwandung korrespondierend zur Anschlussfläche11 ansetzbar. Durch einen nicht weiter dargestellten Permanentmagneten im Koppelstück14 wird der Mischer3 über sein Anschlussstück10 an der Behälterwandung13 fixiert. - Das Koppelstück
14 weist auf seiner der Anlagefläche15 abgewandten Stirnfläche17 ein zentrisch zur Schaftlängsachse18 angeordnetes Ansatzstück19 auf. Das Ansatzstück19 ist entsprechend1 mit einer Krafteinleitungseinrichtung20 des Antriebes4 mechanisch verbindbar. - Über die Krafteinleitungseinrichtung
20 ist das Koppelstück14 und damit über das Anschlussstück10 und den Mischerschaft8 das Mischelement5 in longitudinale Bewegungen versetzbar. Die Mischerplatte6 bildet mit ihren konischen Bohrungen21 einen Vibrationsmischer, der das in dem Behälterinnenraum2 angeordnete flüssige Medium22 durchmischt. - Nach einem Ausführungsbeispiel entsprechend
2 und3 weist das Koppelstück14' vier Ansatzstücke19' auf, auf die vier Krafteinleitungseinrichtungen20' einwirken, die von vier Antrieben4' angetrieben werden. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach8 ist es aber auch möglich, die Kraftleitungseinrichtungen20'' durch einen einzigen gemeinsamen Antrieb4'' anzutreiben. Der Mischer3'' kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel von8 auch zwei oder mehr Mischelemente5'' aufweisen. - Entsprechend den Ausführungsbeispielen der
4 und5 ist der Mischer3''' in vertikaler Richtung unten an der Behälterwandung13 angeordnet. - Entsprechend den Ausführungsbeispielen der
4 ,6 und7 wirkt jeweils eine elektromagnetische Krafteinleitungseinrichtung23 auf die Koppelstücke24 ein. - Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von
5 wirkt eine pneumatische Krafteinleitungseinrichtung25 auf das Koppelstück26 mit Druckluftimpulsen ein. Anstelle der pneumatischen Krafteinleitungseinrichtung25 kann auch eine mechanische Krafteinleitungseinrichtung27 mit einem oszillierenden Druckstößel28 (siehe11 ) verwendet werden. Der Druckstößel28 führt eine Auf- und Abbewegung29 ,30 aus, wobei er in der Aufbewegung29 den Mischer3''' über das Koppelstück26 anhebt, das bei der Abbewegung30 infolge der Gravitation dem Druckstößel28 mit dem Mischer3''' nachfolgt. - In dem Behälterinnenraum
2 sind nach dem Ausführungsbeispiel von6 zwei einander gegenüberliegende Mischer3''' angeordnet, während nach dem Ausführungsbeispiel von7 zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Mischer3''' in dem Behälterinnenraum2 angeordnet sind. - Im Lieferzustand befindet sich der Mischer
3 bereits in dem Behälter1 . Zur Herstellung des Betriebszustandes wird das Anschlussstück10 lediglich an die Behälterwandung13 gehalten und mit dem Koppelstück14 von außen fixiert. Das Anschlussstück10 und das Koppelstück14 ziehen sich gegenseitig an, so dass weitere Verbindungselemente nicht notwendig sind. Zur einfacheren Handhabung kann das Anschlussstück10 des Mischers3 auch von innen an der Beutelwand befestigt sein, z.B. mit einem Klebepunkt. Der Behälter kann aber auch bereits mit einem von außen aufgesetzten Koppelstück14 geliefert werden. Die Mischer3 ,3'' und3''' werden über die Antriebe4 ,4' ,4'' von nicht dargestellten Steuereinrichtungen gesteuert.
Claims (15)
- Behälter mit flexiblen Wänden, in dessen Behälterinnenraum (
2 ) ein Mischer (3 ,3'' ,3''' ) angeordnet ist, der ein an einem ersten Ende (7 ) eines Mischerschaftes (8 ) angeordnetes Mischelement (5 ) aufweist, wobei der Mischerschaft (8 ) mit dem Mischelement (5 ) von einem außerhalb des Behälterinnenraumes (2 ) angeordneten Antrieb (4 ,4' ,4'' ) in longitudinale Bewegungen versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (8 ) mit seinem dem Mischelement (5 ) abgewandten zweiten Ende (9 ) an die Innenseite (12 ) einer Behälterwandung (13 ) ansetzbar und von der der Innenseite (12 ) abgewandten Außenseite (16 ) der Behälterwandung (13 ) her durch ein Koppelstück (14 ,14' ,24 ,26 ) magnetisch fixierbar ist, und dass das Koppelstück (14 ,14' ,24 ,26 ) mit einer Krafteinleitungseinrichtung (20 ,20' ,20'' ,23 ,25 ) des Antriebes (4 ,4' ,4'' ) in Wirkverbindung steht. - Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (
9 ) des Mischerschaftes (8 ) ein Anschlussstück (10 ) mit einer Anschlussfläche (11 ) aufweist, die an der Innenseite (12 ) der Behälterwandung (13 ) anliegt. - Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelstück (
14 ,14' ,24 ,26 ) eine Anlagefläche (15 ) aufweist, die an der Außenseite (16 ) der Behälterwandung (13 ) korrespondierend zur Anschlussfläche (11 ) des Anschlussstückes (10 ) anliegt. - Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (
10 ) und das Koppelstück (14 ,14' ,24 ,26 ) durch Permanentmagnete gegeneinander fixierbar sind. - Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (
10 ) und das Koppelstück (14 ,14' ,24 ,26 ) mindestens teilweise plattenförmig ausgebildet sind. - Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelstück (
14 ,14' ,24 ) mindestens ein Ansatzstück (19 ,19' ) aufweist, auf das die Krafteinleitungseinrichtung (20 ,20' ,20'' ,23 ) einwirkt. - Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelstück (
14' ) eine Mehrzahl von Ansatzstücken (19' ) aufweist, die zeitlich unterschiedlich mit longitudinalen Bewegungen von einer Mehrzahl von Krafteinleitungseinrichtungen (20 ,20' ) beaufschlagbar sind. - Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (
5 ) zusätzlich zu einer Hubbewegung mit einer Taumelbewegung beaufschlagbar ist. - Behälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (
5 ) mit einer rotatorischen Komponente beaufschlagbar ist. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungseinrichtung (
25 ) pneumatisch auf den Mischerschaft (8 ) oder das Koppelstück (26 ) einwirkt. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungseinrichtung (
20 ,20' ,20'' ,23 ) mechanisch oder elektromagnetisch auf das Koppelstück (14 ,14' ,24 ) einwirkt. - Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Krafteinleitungsreinrichtungen (
20 ,20' ) je einem separaten Antrieb (4' ) oder einem gemeinsamen Antrieb (4'' ) zugehörig sind. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (
3'' ) zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Mischelemente (5'' ) aufweist. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischelemente (
5 ) als mit konischen Bohrungen (21 ) versehene Mischerplatten (6 ) ausgebildet sind. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Mischer (
3''' ) in dem Behälterinnenraum (2 ) angeordnet sind und dass die Mischer (3''' ) zur Erzeugung einer gerichteten Strömung verschiedenphasig ansteuerbar sind.
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DE202007005398U1 true DE202007005398U1 (de) | 2007-06-28 |
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DE202007005398U Expired - Lifetime DE202007005398U1 (de) | 2006-04-28 | 2007-04-13 | Behälter mit flexiblen Wänden |
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-
2007
- 2007-04-13 DE DE202007005398U patent/DE202007005398U1/de not_active Expired - Lifetime
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