DE202008016498U1 - Behälter mit flexibler Wandung - Google Patents
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Abstract
Behälter (1, 1'''') mit flexibler Behälterwandung (2) und einem Behälterinnenraum (3, 3'''), in dem ein an einem Ende eines durch die Behälterwandung (2) hindurchgeführten von außen antreibbaren hohlen Mischerschaftes (9, 9', 9'', 9''', 9'''') ein Mischer (4, 4', 4'''') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des in den Behälterinnenraum ragenden Mischerschaftes (9, 9', 9'', 9''', 9'''') faltbar und durch von außen einbrinbare fließfähige Medien stabilisierbar ausgebildet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Behälter mit flexibler Behälterwandung, insbesondere einen Bioreaktor oder einen Mischbeutel, mit einem Behälterinnenraum, in dem ein Mischer angeordnet ist, dessen Mischerschaft wenigstens an einem Ende durch die Behälterwandung hindurchgeführt und von außen angetrieben ist.
- Behälter mit flexibler Wandung werden insbesondere als flexible Einweg-Behälter bzw. Mischbeutel in der pharmazeutischen/biotechnologischen Industrie zunehmend verwendet, wobei in verschiedensten Applikationen sterile Flüssigkeiten nicht nur umgefüllt, transportiert und gelagert, sondern auch gemischt werden müssen.
- Aus der
DE 10 2006 020 813 B3 ist ein Einweg-Bioreaktor, der als ein flexibler Beutel bzw. Behälter ausgebildet ist, bekannt. Der flexible Behälter weist in seinem Behälterinnenraum einen Mischer auf, dessen Mischerschaft als Drehachse in einem in der Behälterwandung angeordneten Lager drehbar geführt und von einem außerhalb des flexiblen Behälters angeordneten Motor angetrieben wird. Mindestens zum Mischen wird der flexible Behälter dabei von einem Stützbehälter stabilisiert. - Nachteilig bei dem bekannten flexiblen Behälter, der sich grundsätzlich bewährt hat ist, dass sein starres Rührwerk bzw. Mischer im leeren Behälter relativ viel Platz und damit eine erhebliche Verpackungsgröße beansprucht. Der mit dem starren Schaft verbundene Mischer kann zudem bei einigen auf dem Markt befindlichen flexiblen Behältern zu unerwünschten Reibungen verbunden mit Defekten an der Behälterinnenwand führen.
- Aus der
WO 03/012027 A1 - Die
US 6 494 613 B2 beschreibt einen Behälter mit flexibler Behälterwandung mit einem Behälterinnenraum, in dem ein an einem Ende eines durch die Behälterwandung hindurchgeführter flexibler Schlauch als Mischerschaft angeordnet ist. In den Schlauch ist von außen ein geformter Stab eingebracht, welcher in dem Schlauch rotierend angetrieben wird, während der Schlauch in der Behälterwand fest gelegt ist. Nachteilig ist nicht nur die geringe Mischleistung, die lediglich durch den Mischerschaft realisiert wird sondern auch die geringe Betriebsdauer, weil der Schlauch im Bereich seiner Befestigung an der Behälterwand bei Rotation des Stabes auf Grund der hohen mechanischen Beanspruchungen schnell brüchig wird, was zu Kontaminationen des Mischgutes oder der Umwelt führt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bekannte Behälter so zu verbessern, dass sie im leeren Zustand mit Mischer zu einer möglichst kleinen Verpackungsgröße zusammenfaltbar sind und mit hoher Sicherheit betreibbar sind.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 dadurch gelöst, dass mindestens ein Teil des in den Behälterinnenraum ragenden Mischerschaftes faltbar und durch von außen einbringbare fließfähige Medien stabilisierbar ausgebildet ist und/oder dass der Mischer hohl, faltbar und durch von außen einbringbare fließfähige Medien stabilisierbar ausgebildet ist. Dabei sind die Hohlräume des Mischerschaftes und des Mischers kummunizierend verbunden.
- Durch die faltbare Ausbildung des Mischerschaftes und oder des Mischers, kann der flexible Behälter zu einer relativ kleinen Packungsgröße gefaltet werden. Bei einer flachen Ausbildung des Mischers, beispielsweise als zweiarmiges Paddel, kann der leere Behälter entsprechend flach und in Längsrichtung des Schaftes mindestens einmal gefaltet und platzsparend gelagert werden. Bei Benutzung wird der Behälter dann auseinandergefaltet, gegebenenfalls in einen Stützbehälter gesetzt, und über Zuleitungen mit den zu mischenden flüssigen Medien gefüllt. Zum Mischen wird der Mischerschaft von außen stabilisiert und sein dem Mischer abgewandtes außenliegendes Ende wird mit dem Mischerantrieb verbunden bzw. angekoppelt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die fließfähigen Medien Gase oder aushärtbare Gele, Polymerschäume, Pasten und Harze. Vor Inbetriebnahme werden die Medien im fließfähigen Zustand, in der Regel unter Druck in den hohlen Mischerschaft und/oder hohlen Mischer eingebracht. Nach Aushärtung der Gele, Polymerschäume, Pasten und Harze ist die Vorrichtung betriebsbereit. Im Falle des Einringens der Gase wird der Druck im Mischerschaft und/oder dem Mischer so eingestellt, dass ihre Versteifung in Abhängigkeit der Rührgeschwindigkeit und der Viskosität des zu Mischgutes erhalten bleibt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mischerschaft aufblasbar ausgebildet und weist hierzu mindestens eine von außen aufblasbare in seiner Längsrichtung verlaufende Stabilisierungskammer auf. Im leeren nicht aufgeblasenen Zustand lässt sich der Behälter wie beschrieben kleinvolumig zusammenfalten und Platz sparend lagern. Bei Benutzung wird der Mischerschaft dann durch Zuführung von Druckluft oder ein anderes Gas in seine mindestens eine Stabilisierungskammer, beispielsweise über eine Pumpe, aufgeblasen und in seine vorgesehene Form gebracht. Über Zuleitungen kann der Behälter dann mit den zu mischenden Medien gefüllt werden. Grundsätzlich kann der Behälter wie oben beschrieben auch erst gefüllt und dann der Mischerschaft stabilisiert werden.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stabilisierungskammer zum Mischer hin wendelförmig verlaufend im Mischerschaft angeordnet. Bevorzugt ist die Stabilisierungskammer entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mischers gewendelt.
- Die wendelförmige Anordnung der Stabilisierungskammer erhöht die Stabilität des faltbaren Schaftes erheblich. Weiterhin günstig erweist sich dabei eine Wendelung entgegen der Drehrichtung des Schaftes. Es können in Längsrichtung des Mischerschaftes auch zwei hintereinander versetzte gewendelte Stabilisierungskammern angeordnet werden. Auch ist es grundsätzlich möglich, zwei radial nebeneinander angeordnete, gegensätzlich gewendelte Stabilisierungskammern am Mischerschaft vorzusehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Mischerschaft mindestens einen in seiner Längsrichtung verlaufenden von außen bestückbaren Stabilisierungskanal auf, in den ein Stabilisierungsstab einführbar ist. Der Stabilisierungsstab kann dabei als ein relativ starrer Metalldraht ausgebildet sein, der von außen in den Stabilisierungskanal einsteckbar ist. Der Stabilisierungskanal bzw. die Stabilisierungskanäle können sowohl zusätzlich oder anstelle der Stabilisierungskammern am Mischerschaft angeordnet sein.
- Auch die Stabilisierungskanäle können zur Erhöhung der Stabilität gewendelt angeordnet sein.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Mischerschaft parallel zu seiner Längsachse mindestens zwei einander gegenüberliegende parallele Führungskanäle auf, in denen zwei flexible Zugdrähte geführt werden, die mit ihren dem Mischer zugewandten Enden im Bereich des mischerseitigen Endes des Mischerschaftes befestigt sind und deren dem Mischer abgewandte Enden außen aus dem Mischer herausragen und gleitend in den Führungskanälen geführt und am antriebsseitigen Mischerschaftende zur Stabilisierung des Mischerschaftes verspannbar sind.
- Bei dieser Ausführungsform kann der Mischerschaft mit den aus ihrer Verspannung gelösten flexiblen Zugdrähten gefaltet werden. Um den Mischerschaft in seine stabilisierte gestreckte Form zu bringen, müssen lediglich außerhalb des Behälters die beiden Zugdrähte verspannt werden. Gegebenenfalls können um 90° versetzt zwei weitere verspannbare Zugdrähte angeordnet sein. Auch kann beispielsweise zusätzlich mittig eine aufblasbare Stabilisierungskammer im Mischerschaft angeordnet sein.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stabilisierungskammer mit einem Sicherheitsventil verbunden. Damit kann zuverlässig verhindert werden, dass bei einem Aufblasen mit zu hohem Druck die Stabilisierungskammer zerstört werden kann.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mischerschaft aus einem geeigneten Kunststoff, vorzugsweise einem Polymer, ausgebildet.
- 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 teilweise im Schnitt; -
2 : eine Seitenansicht des Behälters von1 im Schnitt und Ausriss in vergrößerter Darstellung mit aufblasbarem Mischerschaft, -
3 : eine Seitenansicht eines Mischers mit gewendelter Stabilisierungskammer im Mischerschaft in vergrößerter Darstellung, -
4 : eine Seitenansicht eines Mischers mit Stabilisierungskanal und Stabilisierungsstab im Mischerschaft in vergrößerter Darstellung, -
5 : eine Seitenansicht eines Mischers mit zwei Stabilisierungskanälen und zentraler Stabilisierungskammer im Mischerschaft in vergrößerter Darstellung und -
6 : eine Seitenansicht eines Mischers mit zwei Führungskanälen mit Zugdrähten und zentraler Stabilisierungskammer im Mischerschaft in vergrößerter Darstellung. - Ein Behälter
1 mit flexibler Behälterwandung2 besteht im Wesentlichen aus einem Behälterinnenraum3 und einem Mischer4 . Der als Einweg-Bioreaktor ausgebildete Behälter1 weist den Behälterinnenraum3 auf, dessen ihn umgebende flexible Behälterwandung2 aus einer seitlichen Behälterwandung5 , einem in vertikaler Richtung unten angeordneten Behälterboden6 und einen in vertikaler Richtung oben angeordneten Behälterdecke7 besteht. Der Mischer4 ist an einem in vertikaler Richtung unteren Ende8 eines Mischerschaftes9 angeordnet. Der Mischerschaft9 durchdringt mit seinem dem Mischer4 abgewandten oberen Ende10 die Behälterdecke7 der flexiblen Behälterwandung2 . Der aus dem Behälter1 mit seinem oberen Ende10 herausragende Mischerschaft9 ist an seinem oberen Ende10 mit einem Antrieb11 verbunden. Der Mischerschaft9 ist in einem Lager12 der flexiblen Behälterwandung2 bzw. im Beispiel der Behälterdecke7 dicht aber drehbar gelagert. - Der Mischerschaft
9 ist aus einem flexiblen Kunststoff ausgebildet und zusammen mit der flexiblen Behälterwandung2 bei leeren Behälterinnenraum3 faltbar. Gleichzeitig ist der Mischerschaft9 im auseinandergefalteten und bei mit flüssigen Medien13 gefülltem Innenraum3 stabilisierbar ausgebildet, so dass er von dem Antrieb11 angetrieben, den Mischer4 in eine rotierende Mischbewegung versetzt. - Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von
1 ist der Mischerschaft9 aufblasbar ausgebildet. Hierzu kann dem Mischerschaft9 über ein Ventil14 aus einer aufsteckbaren Druckleitung oder über eine aufsteckbare Pumpe15 Druckluft zugeführt werden. Ein ebenfalls am Mischerschaft9 angeordnetes Sicherheitsventil16 arbeitet als Überdruckventil und verhindert ein Platzen des Mischerschaftes9 infolge eines Überdruckes. - Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von
2 weist der Mischerschaft9 eine zentral in seiner Längsrichtung verlaufende Stabilisierungskammer17 auf. Die Stabilisierungskammer17 ist über eine Zuleitung18 mit dem Ventil14 und über eine Sicherheitsleitung19 mit dem Sicherheitsventil16 verbunden. - Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von
3 ist die Stabilisierungskammer17' zum Mischer4' hin entgegengesetzt zu der Rotations- bzw. Drehrichtung20 des Mischerschaft9' wendelförmig verlaufend im Mischerschaft9' angeordnet. - Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von
4 weist der Mischerschaft9'' einen zentralen Stabilisierungskanal21 auf. Zur Stabilisierung ist in dem Stabilisierungskanal21 ein Stabilisierungsstab22 einführbar. - Gemäß dem Ausführungsbeispiel von
5 weist der Mischerschaft9''' einerseits eine aufblasbare Stabilisierungskammer17''' und andererseits parallel zur Stabilisierungskammer17''' zwei einander gegenüberliegende Stabilisierungskanäle21''' auf, in die zur Stabilisierung die Stabilisierungsstäbe22''' einführbar sind. - Nach dem Ausführungsbeispiel von
6 weist der Mischerschaft9'''' ebenfalls eine aufblasbare zentrale Stabilisierungskammer17'''' auf. Parallel zu seiner Längsachse22 weist der Mischerschaft9'''' zwei einander gegenüberliegende Führungskanäle24 , in denen zwei flexible Zugdrähte25 geführt werden, auf. Die flexiblen Zugdrähte25 sind mit ihren dem Mischer4'''' zugewandten Enden26 beispielsweise am Mischer4'' fixiert. An ihren dem Mischer4'''' abgewandten Enden ragen die flexiblen Zugdrähte außerhalb des Behälterinnenraumes3'''' des Behälters1'''' seitlich aus dem Mischerschaft9'''' heraus. Im instabilen leeren Zustand lässt sich der Behälter1'''' zusammen mit dem Mischerschaft9'''' und den flexiblen Zugdrähten25 zusammenfalten. Zur Stabilisierung des Mischerschaftes9'''' können die Zugdrähte25 unter Zugspannung über an dem Mischerschaft9'''' seitlich angeordnete Fixiereinrichtungen27 unter Zugspannung beispielsweise durch Rändelschrauben28 fixiert werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006020813 B3 [0003]
- - WO 03/012027 A1 [0005]
- - US 6494613 B2 [0006]
Claims (15)
- Behälter (
1 ,1'''' ) mit flexibler Behälterwandung (2 ) und einem Behälterinnenraum (3 ,3''' ), in dem ein an einem Ende eines durch die Behälterwandung (2 ) hindurchgeführten von außen antreibbaren hohlen Mischerschaftes (9 ,9' ,9'' ,9''' ,9'''' ) ein Mischer (4 ,4' ,4'''' ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des in den Behälterinnenraum ragenden Mischerschaftes (9 ,9' ,9'' ,9''' ,9'''' ) faltbar und durch von außen einbrinbare fließfähige Medien stabilisierbar ausgebildet ist. - Behälter (
1 ,1'''' ) mit flexibler Behälterwandung (2 ) und einem Behälterinnenraum (3 ,3''' ), in dem ein an einem Ende eines durch die Behälterwandung (2 ) hindurchgeführten von außen antreibbaren hohlen Mischerschaftes (9 ,9' ,9'' ,9''' ,9'''' ) ein Mischer (4 ,4' ,4'''' ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (4 ,4' ,4'''' ) hohl, faltbar und durch von außen einbringbare fließfähige Medien stabilisierbar ausgebildet ist, wobei die Hohlräume des Mischerschaftes (9 ,9' ,9'' ,9''' ,9'''' ) und des Mischers (4 ,4' ,4'''' ) kummunizierend verbunden sind. - Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fließfähigen Medien Gase oder aushärtbare Gele, Polymerschäume, Pasten und Harze sind.
- Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (
9 ,9' ,9''' ,9'''' ) oder der Mischer (4 ,4' ,4'''' ) aufblasbar ausgebildet ist. - Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (
9 ,9' ,9''' ,9'''' ) mindestens eine von außen aufblasbare in seiner Längsrichtung verlaufende Stabilisierungskammer (17 ) aufweist. - Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungskammer (
17' ) zum Mischer (4' ) hin wendelförmig verlaufend im Mischerschaft (9' ) angeordnet ist. - Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungskammer (
17' ) entgegengesetzt zur Drehrichtung (20 ) des Mischers (4' ) gewendelt ist. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (
9 ,9'' ,9''' ) mindestens einen in seiner Längsrichtung verlaufenden von außen bestückbaren Stabilisierungskanal (21 ,21''' ) aufweist, in dem ein Stabilisierungsstab (22 ,22''' ) einführbar ist. - Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungskanal (
21 ,21''' ) des Mischerschaftes (9'' ,9''' ) zum Mischer (4'' ,4''' ) hin wendelförmig verlaufend im Mischerschaft (9'' ,9''' ) angeordnet ist. - Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungskanal (
21 ,21''' ) entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mischers (4'' ,4''' ) gewendelt ist. - Behälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mischerschaft (
9'' ,9''' ) zwei gegenläufig gewendelte Stabilisierungskanäle (21 ,21''' ) angeordnet sind. - Behälter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsstab (
22 ,22''' ) als ein Metalldraht ausgebildet ist. - Behälter nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungskammer (
17 ,17' ,17''' ,17'''' ) mit einem Sicherheitsventil (16 ) verbunden ist. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (
9'''' ) parallel zu seiner Längsachse (23 ) mindestens zwei einander gegenüberliegende parallele Führungskanäle (24 ) aufweist, in denen zwei flexible Zugdrähte (25 ) geführt werden, die mit ihren dem Mischer (4'''' ) zugewandten Enden (26 ) im Bereich des mischerseitigen Endes des Mischerschaftes (9'''' ) befestigt sind und deren dem Mischer (4'''' ) abgewandte Enden außen aus dem Mischer (4'''' ) herausragen und gleitend in den Führungskanälen (24 ) geführt und am antriebsseitigen Mischerschaftende zur Stabilisierung des Mischerschaftes (9'''' ) verspannbar sind. - Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerschaft (
9 ,9' ,9'' ,9''' ,9'''' ) aus Kunststoff ausgebildet ist.
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