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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Konstanttemperatur-Zirkulator und insbesondere einen verbesserten Konstanttemperatur-Zirkulator, der unter anderem ein integral geformtes Gehäuse umfasst, das alle zugehörigen Bauteile einkapselt.
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HINTERGRUND
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Derzeitige Konstanttemperatur-Zirkulatoren weisen viele Nachteile auf, von denen nur einige hierin beschrieben werden. Im Allgemeinen umfassen herkömmliche Konstanttemperatur-Zirkulatoren einen Edelstahlkasten, der verschiedene elektrische Bauteile umschließt. Zirkulations- und Heizungsbauteile hängen ungeschützt von dem Kasten herunter. Ein Nachteil der Kastenkonstruktion besteht darin, dass der Kasten aus mehreren Bauteilen besteht und als Folge die Toleranzanhäufung ein vorherrschendes Problem ist. In der Tat wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um derartige Toleranzprobleme zu mindern, was die Herstellungskosten deutlich erhöht hat. Ein weiterer Nachteil ist der Mangel an Schutz für die herunterhängenden Bauteile (d. h. Heizelement, Pumpe/Zirkulation und Temperatursensor), so dass nicht nur derartige Bauteile nicht beschädigt werden, sondern dass auch der Inhalt eines Gefäßes, in das der Zirkulator eingebracht wird, nicht beschädigt wird. Bei derzeitigen Versuchen, diesen Nachteil auszuräumen, handelt es sich um mehrteilige Edelstahlbauteile, die dieselben hierin erwähnten Toleranzanhäufungsprobleme mit sich bringen. Dementsprechend besteht auf dem Gebiet ein Bedarf an Konstanttemperatur-Zirkulatoren, die die hierin aufgezeigten Nachteile überwinden, einschließlich unter anderem und ohne Einschränkung die Herstellungskosten senken, bessere Funktionalität mit viel weniger Teilen erreichen, die Zuverlässigkeit infolge reduzierter Toleranzanhäufung verbessern, den Kontakt zwischen dem Inhalt eines Gefäßes, in das der Zirkulator eingebracht ist und den beweglichen oder Heiz-Elementen des Zirkulators verhindern, Flussverstellung in Bezug auf mehrere Auslässe und eine bidirektionale Pumpe für den verstellbaren Auslassfluss und externe Zirkulation bereitstellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die nachfolgende Offenbarung als Ganzes kann am besten unter Verweis auf die bereitgestellte ausführliche Beschreibung verstanden werden, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen, der Zeichnungsbeschreibung, der Kurzfassung, dem Hintergrund, dem Gebiet der Offenbarung und den zugehörigen Titeln gelesen wird. Wenn identische Bezugszeichen in verschiedenen Figuren zu sehen sind, kennzeichnen sie dieselben Elemente oder ein funktional gleichwertiges Element. Die in der Kurzfassung aufgeführten Elemente haben keine Bezugszeichen, beziehen sich aber dennoch durch Assoziation auf die Elemente der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Offenbarung.
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1 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht eines Konstanttemperatur-Zirkulators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist eine Frontansicht einer Ausführungsform des Konstanttemperatur-Zirkulators von 1.
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3 ist eine Detailansicht eines hervorgehobenen Abschnitts des Konstanttemperatur-Zirkulators von 2.
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4 ist eine Querschnittsicht des Konstanttemperatur-Zirkulators von 2 entlang der Linie 4-4.
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5 ist eine Ansicht von hinten des Konstanttemperatur-Zirkulators von 2.
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6 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Konstanttemperatur-Zirkulators von 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genauen Einzelheiten der dargestellten Vorrichtung beschränkt und andere Abwandlungen und Anwendungen können in Betracht gezogen werden. Es können weitere Änderungen an der Vorrichtung vorgenommen werden, ohne vom wahren Geist des Umfangs der hierin behandelten Erfindung abzuweichen. Der Erfindungsgegenstand in dieser Offenbarung soll daher als beispielhaft und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden.
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1 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht eines Konstanttemperatur-Zirkulators 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und 4 ist eine Querschnittsansicht des Konstanttemperatur-Zirkulators von 2 entlang der Linie 4-4. Der Fachmann erkennt, dass ein Konstanttemperatur-Zirkulator 100 nützlich ist, um eine Flüssigkeit (102, siehe 5 und 6) auf einer konstanten Temperatur zu halten. In einer Ausführungsform kann der Konstanttemperatur-Zirkulator 100 ein Gehäuse 104 umfassen, das ein Steuergerät 114, eine mit dem Steuergerät 114 verbundene Anzeigevorrichtung (116, siehe 2), ein mit dem Steuergerät 114 verbundenes Heizelement 118, einen mit dem Steuergerät 114 verbundenen Temperatursensor 120 und einen mit dem Steuergerät 114 verbundenen Elektromotor 122 mit einer Ausgangswelle 124 mit einem Laufrad 126 einkapselt. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass das Gehäuse 104 auf beliebige geeignete Weise aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann das Gehäuse 104 durch Formen, Fräsen, spanabhebende Bearbeitung, Gießen, Schmieden oder eine beliebige andere geeignete Konstruktionsart in einem oder mehreren Teilen gebildet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gehäuse 104 um eine mindestens zweiteilige Konstruktion, wobei jedes Teil durch einen beliebigen geeigneten Formprozess hergestellt wird, der die enge Kontrolle von Toleranzen ermöglicht. Am besten wird eine erste integral spritzgegossene Abdeckung 106 mit einer zweiten integral spritzgegossenen Abdeckung 108 verbunden, wobei die zweite integral spritzgegossene Abdeckung 108 einen oberen Abschnitt 110 und einen unteren Abschnitt 112 umfassen kann, was die Herstellung und den Zusammenbau vereinfachen kann. Außerdem kann das Gehäuse 104 aus einem beliebigen geeigneten natürlichen oder künstlichen Material bestehen, wie etwa Metall, Kunststoff oder Verbundmaterial. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 104 aus einem künstlichen Polymer wie etwa Polysulfon oder einem temperaturbeständigen, mit Glas verstärktem Nylon, wie es etwa von der RTP Company unter der Teilenummer RTP 900 P-1720 Polysulfone oder von Dupont unter der Teilenummer Zytel HTNFR52G20NH PPA erhältlich sein kann. In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 104 weiter einen in dem unteren Abschnitt 148 angeordneten Rand 178 umfassen, um einen Schürzenhohlraum 180 unter der Kammer 136 zu definieren, um zu verhindern, dass Gegenstände, die in der Flüssigkeit 102 angeordnet sein können, das Laufrad 126, das Heizelement 118 oder die Ausgangswelle 124 berühren.
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In einer Ausführungsform können das Steuergerät 114, die Anzeigevorrichtung (116, siehe 2), das Heizelement 118, der Temperatursensor 120 und der Elektromotor 122 vorzugsweise als herkömmliche Elemente mit herkömmlicher Funktionalität ausgebildet sein. Zum Beispiel kann es sich bei dem Steuergerät 114 um ein Gerätesteuergerät, ein digitales Steuergerät, ein analoges Steuergerät, einen Chip, eine Karte, eine speicherprogrammierbare Steuerung, einen Mikrocontroller, ein Proportional-Integral-Differential-Steuergerät oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung handeln, die für die Automatisierung eines elektromechanischen Verfahrens oder zum Ermöglichen der ausgiebigen Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Kommunikation mit der Anzeigevorrichtung (116, siehe 2), dem Heizelement 118, dem Temperatursensor 120 und dem Elektromotor 122 verwendet wird. Vorzugsweise umfasst das Steuergerät 114 einen Prozessor, bei dem es sich, ohne Einschränkung, um einen einzigen Prozessor, mehrere Prozessoren, einen DSP, einen Mikroprozessor, eine ASIC, eine Zustandsmaschine oder eine beliebige andere Umsetzung handelt, die fähig ist, Software zu verarbeiten und auszuführen. Der Begriff Prozessor sollte nicht als sich ausschließlich auf zum Ausführen von Software fähiger Hardware beziehend ausgelegt werden und kann implizit DSP-Hardware, ROM zum Speichern von Software, RAM und beliebige andere flüchtige oder nicht flüchtige Speichermedien umfassen. Des Weiteren umfasst das Steuergerät 114 vorzugsweise einen Speicher bei dem es sich, ohne Einschränkung, um einen einzigen Speicher, mehrere Speicherplätze, gemeinsam genutzten Speicher, CD, DVD, ROM, RAM, EEPROM, optischen Speicher, Mikrocode oder einen beliebigen anderen nicht flüchtigen Speicher handeln kann, der fähig ist, digitale Daten für die Verwendung durch den Prozessor zu speichern. In einer Ausführungsform kann es sich bei dem Steuergerät 114 um einen Mikrochip-PIC-Einchipmikrocontroller handeln, der integrierten RAM und ROM umfasst, eine Eingabe von einem PT1000 Widerstandstemperaturdetektor und von Benutzeroberflächentasten empfängt und eine Ausgabe bereitstellt, um Triacs für den Elektromotor und das Laufrad, die Heizung und die Flüssigkristallanzeige zu treiben. Vorzugsweise kann das Steuergerät 114 einen Satz oder Sätze von Anweisungen umfassen, um alle der nachfolgenden Funktionen, wie sie hierin beschrieben sind, auszuführen. Es liegt in den Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass die Anweisungen in einer beliebigen geeigneten Sprache oder Form dargelegt werden können, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Dementsprechend beschreibt diese Offenbarung im Interesse der Knappheit die genauen Anweisungen nicht, sondern beschreibt stattdessen nachfolgend die vorgesehene Funktionalität verschiedener Aspekte des Steuergeräts 114. Ebenso kann es sich bei der Anzeigevorrichtung (116, siehe 2), dem Heizelement 118, dem Temperatursensor 120 und dem Elektromotor 122 um eine beliebige geeignete Version einer derartigen Vorrichtung handeln, die die vorgesehene Funktionalität ausführt, wie in Bezug auf derartige Vorrichtungen allgemein bekannt. Zum Beispiel kann es sich bei der Anzeigevorrichtung (116, siehe 2) um ein LCD, LED, OLED oder ein individuell angefertigtes ”Chip-on-Glass”-LCD mit LED-Hintergrundbeleuchtung, hergestellt von Liquid Crystal Technologies unter der Teilenummer LCT0065, Hintergrundbeleuchtungs-Teilenummer LCT0070, handeln; bei dem Heizelement 118 kann es sich um eine Röhrenheizung vom Typ Calrod oder in einer Ausführungsform um ein 1100-Watt-Element, untergebracht in einer Incoloy 800 Hülle, hergestellt von Zoppas Industries, vertrieben unter PolyScience Teilenummer 215–691 (120 V), 215–692 (240 V), handeln; bei dem Temperatursensor 120 kann es sich um einen Platin-RTD (Widerstandstemperatursensor) oder einen Thermistor, ein Thermoelement, Silizium-Temperatursensor oder in einer Ausführungsform ein 1000-Ohm-Platin-RTD, hergestellt von Tempco Electric, vertrieben unter PolyScience Teilenummer 200–496, handeln; und bei dem Elektromotor 122 kann es sich um einen Open-Frame- oder Closed-Frame-Motor oder einen Spaltpolmotor oder in einer Ausführungsform um einen Open-Frame-Spaltpolmotor von March Manufacturing, vertrieben unter PolyScience Teilenummer 215–696 (120 V), 215–697 (240 V), handeln. Es liegt weiter innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass eine beliebige andere geeignete Vorrichtung, die ähnliche Funktionalität ausführt, uneingeschränkt an deren Stelle verwendet werden kann. In einer Ausführungsform kann das Laufrad 126 dazu ausgebildet sein, von dem Elektromotor 122, wenn er von dem Steuergerät 114 dazu angewiesen wird, in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder in einer Richtung im Gegenuhrzeigersinn betrieben zu werden.
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In einer Ausführungsform kann ein oberer Abschnitt 146 in dem Gehäuse 104 definiert sein, der das Steuergerät 114, die Anzeigevorrichtung 116 und den Elektromotor 122 enthält. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass es sich bei dem oberen Abschnitt 146 allgemein um den Abschnitt des Konstanttemperatur-Zirkulators 100 handelt, der nicht in die Flüssigkeit 102 getaucht wird. Dementsprechend kann das Ausmaß des oberen und des unteren Abschnitts 146, 148 in gewissen Situationen anders sein, je nach den Lehren hierin. In einer Ausführungsform ist ein unterer Abschnitt 148 in dem Gehäuse 104 definiert, der dazu angepasst und ausgebildet ist, in die Flüssigkeit 102 getaucht zu werden (siehe 5 und 6).
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Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass das Laufrad 126 eine beliebige geeignete Ausbildung aufweisen kann, um die vorgesehene Funktionalität wie hierin beschrieben auszuführen. Zum Beispiel kann das Laufrad 126 in einer Ausführungsform eine vierblättrige Ausführung haben, bei der die Blätter 128 gemeinsam mit einem mittleren Abschnitt verbunden sind, der mit einem distalen Ende 130 der Ausgangswelle 124 verbunden ist. Andere geeignete Ausbildungen, einschließlich mehrerer Laufräder, gekrümmter Blätter und anderer alternativer Ausführungsformen können uneingeschränkt an dessen Stelle verwendet werden.
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In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 104 einen ersten Kanal 132 und einen zweiten Kanal 134 umfassen, die zusammenwirkend eine Kammer 136 definieren, die das Laufrad 126 einkapselt, umschließt oder anderweitig allgemein komplementär einschließt (siehe auch 4), so dass das Laufrad 126 gemäß allgemeinem Verständnis wie in einer Pumpe funktionieren kann, um ein Fluid von einem Einlass zu einem Auslass zu bewegen. In einer Ausführungsform können der erste und der zweite Kanal 132, 134 jeweils einen ersten Rand 138 bzw. einen zweiten Rand 140 umfassen. Wie in 4 gezeigt, kann die Kammer 136 zusammenwirkend von dem ersten Kanal 132 und dem zweiten Kanal 134 definiert sein und dazu ausgebildet sein, das Laufrad 126 komplementär einzukapseln, wenn der erste Rand 138 an dem zweiten Rand 140 anliegt. Außerdem kann eine Apertur 142 zusammenwirkend von dem ersten Rand 138 und dem zweiten Rand 140 definiert sein, die mit der Kammer 136 in Verbindung steht. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass die Apertur 142 eine beliebige geeignete Ausbildung oder Lage aufweisen kann. Vorzugsweise ist die Apertur 142 symmetrisch in dem ersten und dem zweiten Rand 138, 140 in einem oberen Abschnitt des jeweiligen ersten bzw. zweiten Kanals 132, 134 gebildet und um eine Längsachse 144 der Ausgangswelle 124 angeordnet, so dass Betätigung des Laufrads 126, wenn der Elektromotor 122 von dem Steuergerät 114 eingeschaltet wird, die Flüssigkeit 102 von der Apertur 142 durch die Kammer 136 und zu einem Auslass bewegt, wie hierin beschrieben.
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2 ist eine Frontansicht einer Ausführungsform des Konstanttemperatur-Zirkulators 100 von 1 und 3 ist eine Detailansicht eines hervorgehobenen Abschnitts des Konstanttemperatur-Zirkulators von 2. In einer Ausführungsform umfasst eine von der ersten und der zweiten integral geformten Abdeckung 106, 108 eine erste Öffnung 150 (lediglich als Beispiel und nicht einschränkend an der ersten integral geformten Abdeckung 106 gezeigt). Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass die erste Öffnung 150 eine beliebige geeignete Ausbildung aufweisen kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann die erste Öffnung 150 als allgemein symmetrisch ausgebildet sein. Die erste Öffnung 150 kann mit dem ersten Kanal 132 verbunden sein und damit in Verbindung stehen, um ein distales äußeres Ausmaß des ersten Kanals 132 zu bilden. Vorzugsweise ist die erste Öffnung 150 in dem unteren Abschnitt 148 angeordnet. In einer Ausführungsform kann ein erster Schlitz 152 in der Außenfläche des Gehäuses 104 gebildet sein, die in dem unteren Abschnitt 148 angeordnet ist. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass der erste Schlitz 152 eine beliebige geeignete Ausbildung aufweisen kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann der erste Schlitz 152 als ausgesparter Abschnitt in der Außenfläche des Gehäuses 104 ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt des ersten Schlitzes 152 die erste Öffnung 150 umgeben kann oder wirksam mit der ersten Öffnung 150 assoziiert sein kann. In einer Ausführungsform kann eine erste Verstellvorrichtung 156 zwischen einer im Wesentlichen geschlossenen Stellung 158, die die erste Öffnung 150 versperrt und einer im Wesentlichen offenen Stellung 160, die die erste Öffnung freigibt, beweglich mit dem ersten Schlitz 150 verbunden sein, um einen Fluss der Flüssigkeit 102 durch die Apertur 142 und die Kammer 136 zu verstellen. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass die erste Verstellvorrichtung 156 auf beliebige geeignete Weise mit dem ersten Schlitz 150 verbunden sein kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann die erste Verstellvorrichtung 156 eingeschnappt, gleitend eingerastet oder eine beliebige andere bewegliche Verbindung sein.
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In einer Ausführungsform umfasst eine andere der ersten und der zweiten integral geformten Abdeckung 106, 108 eine zweite Öffnung 162 (in 3 und 5 lediglich als Beispiel und nicht einschränkend an der zweiten integral geformten Abdeckung 108 gezeigt). Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass die zweite Öffnung 162 eine beliebige geeignete Ausbildung aufweisen kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann die zweite Öffnung 162 als allgemein symmetrisch ausgebildet sein. Die zweite Öffnung 162 kann mit dem zweiten Kanal 134 verbunden sein und damit in Verbindung stehen, um ein distales äußeres Ausmaß des zweiten Kanals 134 zu bilden. Vorzugsweise ist die zweite Öffnung 162 in dem unteren Abschnitt 148 angeordnet. In einer Ausführungsform kann ein zweiter Schlitz 164 in der Außenfläche des Gehäuses 104 gebildet sein, die in dem unteren Abschnitt 148 angeordnet ist. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass der zweite Schlitz 164 eine beliebige geeignete Ausbildung aufweisen kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann der zweite Schlitz 164 als ausgesparter Abschnitt in der Außenfläche des Gehäuses 104 ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt des zweiten Schlitzes 164 die zweite Öffnung 162 umgeben kann oder wirksam mit der zweite Öffnung 162 assoziiert sein kann. In einer Ausführungsform kann eine zweite Verstellvorrichtung 166 zwischen einer im Wesentlichen geschlossenen Stellung 158, die die zweite Öffnung 162 versperrt und einer im Wesentlichen offenen Stellung 160, die die zweite Öffnung 162 freigibt, beweglich mit dem zweiten Schlitz 162 verbunden sein, um einen Fluss der Flüssigkeit 102 durch die Apertur 142 und die Kammer 136 zu verstellen. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass die zweite Verstellvorrichtung 166 auf beliebige geeignete Weise mit dem zweiten Schlitz 162 verbunden sein kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann die zweite Verstellvorrichtung 166 eingeschnappt, gleitend eingerastet oder eine beliebige andere bewegliche Verbindung sein.
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5 ist eine Ansicht von hinten des Konstanttemperatur-Zirkulators von 2, bei der es sich um eine Frontansicht einer Ausführungsform des Konstanttemperatur-Zirkulators 100 von 1 handelt und 6 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Konstanttemperatur-Zirkulators von 1. In einer Ausführungsform kann eine Auslassröhre 168 mit einer der ersten und der zweiten Öffnungen 150, 162 verbunden sein, um die Verbindung mit einer externen Vorrichtung zu ermöglichen, um die Aufbereitung der Flüssigkeit 102 außerhalb oder entfernt von einem Gefäß 170 für die Flüssigkeit 102 auszuführen, wie etwa Einstellen einer Temperatur der Flüssigkeit 102. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Offenbarung, dass diese eine der ersten und der zweiten Öffnung 150, 162 oder beide auf beliebige Weise ausgebildet sein kann, um die Auslassröhre 168 aufzunehmen, zu empfangen, einrasten zu lassen oder anderweitig das direkte Anschließen derselben zu ermöglichen oder mittels eines Verbinders, einer Kupplung oder anderen dazwischenliegenden Vorrichtung. In Betrieb ist eine andere der ersten und der zweiten Öffnung 150, 162 in der geschlossenen Stellung 158 angeordnet, so dass Flüssigkeit 102, die durch die Apertur 142 in die Kammer 136 gesaugt wird, aus der einen der ersten und der zweiten Öffnung 150, 162 und der Auslassröhre 168 ausgelassen wird. Es kann eine Einlassröhre 172 vorgesehen sein, um den Rückfluss der Flüssigkeit 102 in das Gefäß 170 zu ermöglichen.
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In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 104 ein abnehmbar mit dem Gehäuse 104 verbundenes Befestigungselement umfassen, so dass das Gehäuse 104 abnehmbar mit dem Gefäß 170 für die Flüssigkeit 102 verbunden werden kann. Es liegt innerhalb der Lehren der vorliegenden Erfindung, dass das Befestigungselement eine beliebige geeignete Ausbildung aufweisen kann, um die vorgesehene Funktionalität auszuführen. Zum Beispiel kann das Befestigungselement als Klemme 174 (zum Greifen eines Rands des Gefäßes 170) oder als Auflagering 176 (zum Abdecken einer Öffnung des Gefäßes 170) ausgebildet sein. Die Klemme 174 und der Auflagering 176 können auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein, um die abnehmbare Verbindung des Konstanttemperatur-Zirkulators 100 mit dem Gefäß 170 zu ermöglichen.
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Bei der vorangehenden ausführlichen Beschreibung handelt es sich lediglich um einige Beispiele und Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und es können zahlreiche Änderungen der offenbarten Ausführungsformen gemäß der Offenbarung hierin vorgenommen werden, ohne von ihrem Geist oder Umfang abzuweichen. Die vorangehende Beschreibung soll daher den Umfang der Offenbarung nicht einschränken, sondern dem Fachmann ausreichend Offenbarung bereitstellen, um die Erfindung ohne übermäßige Belastung ausführen zu können.
