DE2031297C3 - Kombinierte Misch- und Filter-Vorrichtung - Google Patents

Description

strecken, wobei das dünnwandige Trennungsteii in einem zylindrischen Behälter ein Rührorgan an-

(12) die Achse des Zylinderkörpers (6) enthält geordnet ist. Das Rührorgan kann insbesondere in

und senkrecht zu den Schrägfläche» angeordnet Furm eines mehrflügeligen Propellers ausgebildet

ist und eine zur Zylinderkörperachse senkrechte sein. Der verhältnismäßig flache Propeller nimmt

Stirnwandung besitzt. 35 dabei insbesondere in axialer Richtung nur einen

3. Kombinierte Misch- und Filtervorrichtung verhältnismäßig kleinen Bereich des Behältervolunach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d"ß mens ein, wodurch keine rasche Dvirchwirbelung das Filter (26) kreisförmig mit im wesentlichen möglichst des gesamten Behältervoluniens gewährleidem gleichen Durchmesser wie der zylindrische stet wird. Eine gleichzeitige Filterung ist mit diesen Mischkörper (6) ausgebildet und an der zur Zy- 40 bekannten Rührwerken gleichfalls nicht möglich,
linderachse senkrechten Stirnfläche des dünn- Aus der USA.-Patentschrift 3 116 913 schließlich wandigen Trennungsteils (12) befestigt ist. ist ein magnetisch angetriebenes Rührwerk für eine

4. Kombinierte Misch- und Filtervorrichtung photographische Entwicklerdose bekannt. Hierbei ist nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des von den Spiralgängen für den zu bedas kreisförmige Filter (26) eine Kreisscheibe aus ₄j handelnden Film eingenommenen Hauplvolumens einem Kunststoffnetz ist. der Behälterdose ein flaches Rührorgan in Gestalt

5. Kombinierte Misch- und Filtervorrichtung zweier gekreuzter Arme angeordnet, die mit vertikanach einem oder mehreren der vorhergehenden len, zur Drehachse parallelen sowie mit hierzu schräg Ansprüche in Ausbildung mit magnetischem An- verlaufenden Flächen versehen sind. Diese bekannte trieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Misch- ^₀ Rührvorrichtung ermöglicht zwar die Erzielung einer körper (6) aus einem nichtmagnetischen Werk- gerichteten, beispielsweise überwiegend axial verlaustoff, und vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt fenden Strömung. Infolge der extrem flachen Ausbilist, und daß in den Mischkörper (6) ein Magnet dung des Rührorgans als Armkreuz, das sich in axia-(24) eingebettet ist, der unter der Einwirkung ler Richtung nur über einen verhältnismäßig geringen eines sich ändernden magnetischen Feldes eine ₅₅ Teil des Behältervolumens erstreckt, ist jedoch auch Rotation des Mischkörpers (6) in dem Behälter mit dieser bekannten Anordnung keine rasche raumbewirkt, füllende Durchwirbelung des gesamten Behältervolumens gewährleistet, wie dies für bestimmte, nachfolgend näher erläuterte Anwendungen erforderlich ist.

60 Vor allem gestattet auch diese bekannte Vorrichtung

nicht gleichzeitig eine Filterung der behandelten Probe.

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Misch- Die Erfindung betrifft speziell Anwendungsund Filtervorrichtung zum Mischen und Filtern eines zwecke, bei welchen einzelne diskrete Proben rasch Strömungsmittels in einem Behälter, mit einem in e_s möglichst intensiv mit ihrem gesamten Volumen dem Behälter drehbar angeordneten Mischkörper, durchmischt und durchwirbelt und gleichzeitig gefilder in an sich bekannter Weise wenigstens eine tert werden müssen.
Schräßfläche zur Ausübung einer Propeller- bzw. So beruhen beispielsweise bestimmte Verfahren

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zur Analyse einzelner, diskreter Proben auf der Mes- stau auf die Schaffung einer genau definierten und sung bestimmter Parameter, die bestimmten in den wirksamen Durchmlschungsströrnung über dte ge-Probenbehältero eingeleiteten und ablaufenden Reak- samte Geometrie des Probenbehälters ab. Dies hatte tionen zugeordnet sind. So wird beispielsweise die zur Folge, daß die bekannten (magnetischen) Rühroptische Dichte (Transmission) oder die Farbe (kolo- S werke sich als unzureichend für die speziellen rimetrische Methoden) der in dem Behälter befindli- Zwecke der intensiven Durchmiscbung und Filterung eben Probe bestimmt; in anderen Fällen wird die einzelner diskreter Proben erwiesen haben,
spektrale Absorption der Probe oder die Fluoreszenz Der Erfindung Hegt daher als Aufgabe die Schafeiner Probe als Folge einer Bestrahlung aus einer Be- fung einer kombinierten Misch- und Filteryorrichstrahlungsquelle gemessen. Für alle diese Messungen io tung, vorzugsweise mit magnetischen Antrieb, für ist es erwünscht, daß die Probe gründlich mit züge- diskrete Einzelproben zugrunde, die bei einfachstem, setzten Reagentien durchmischt und außerdem von störsicherem Aufbau eine rasche, das gesamte· Projeglichen unerwünschten Fremdteilchen oder -fasern benvolumen erfassende Vernüschungs-Durchwirbebefreit wird. Ein Beispiel für ein Analysegerät zur lung und gleichzeitig eine Filterung der durchmischten Durchführung diskreter Einzelprobenanalysen, für 15 Probe gewährleistet.

das gut durchmischte und gefilterte Proben benötigt Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgewerden, bildet das Fluorometer. Bei diesem Gerät sehen, daß der Mischkörper als mit der bzw. den wird ein diskreter Probenbehälter mit elektromagne- Schrägfläche(n) versehener, in seiner Form dem Betischer Strahlungsenergie aus einer Strahlungsquelle halter angepaßter Zylinderköroer ausgebildet ist, an bestrahlt, um die Probe zur Fluoreszenz als Anzeige so dem ein Filter angebracht ist, d ><ch welches aus der des Ausmaßes bzw. der Geschwindigkeit einer in durch die Schrägfläche(n) in Umia· ¹I gesetzten Flüsdem Behälter vor sich gehenden Reaktion anzuregen. sigkeit Partikelchen und Fasern ausgefiltert werden. Der gewünschte Parameter ist die Geschwindigkeit, Indem erfindun^sgemäß der Mischkörper als in mit welcher sich die von der Probe ausgehende Fluo- seiner Form dem Behälter angepaßter Zylinderkörreszenz ändert. Um eine vollständige Reaktion aller as per r;,it daran angebrachten Schrägflächen und daran in dem Probenbehälter befindlichen Substanzen zu befestigtem Filter ausgebildet ist, wird eine intensive, gewährleisten, muß die Probenlösung bzw. das Pro- das gesamte Behältervolumen erfassende Durchwirbenströmungsmittel gerührt werden. Außerdem müs- belung und gleichzeitige Filterung der Probe gewährsen Staubteilchen und Fasern, wie sie in vielen Labo- leistet.

ratorien vorliegen und die Probe verunreinigen kör.- 30 Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorge-

nen, was hohe Rauschpegel in der Fluoreszenzmes- sehen, daß der als Mischkörper dienende Zylinder-

sung zur Folge hat, aus der Probe entfernt werden. körper mit einem an seinem einen Ende angesetzten

Üblicherweise wird zur Durchführung von Fluo- Kegelstumpf ausgebildet ist und an der anderen

reszenzmessungen und anderen Analysen von einzel- Stirnseite zwei gegenüberliegende Schrägflächen auf-

nen, diskreten Proben ein Misch- oder Rührmagnet 35 weist, die durch ein dünnwandiges Mittelteil vonein-

in den Probenbehälter eingesetzt. In manchen Fällen ander getrennt sind und einen spitzen Winkel mit der

besteht dabei der Magnet lediglich aus einer kleinen Zylinderachse bilden und sich vom Umfarp, des Zy-

Stange odi. aus einem Stab aus magnetischem Mate- linderkörpers bis zu der dünnen Trennwandung er-

rial, das mit einem Kunststoffüberzug versehen ist, strecken, wobei das dünnwandige Trennungsteil die

um den Magneten von der Probenlösung zu isolieren. 40 Achse des Zylinderkörpers enthält und senkrecht zu

Bekannt sind auch andere Formen des Mischmagne- den Schrägflächen angeordnet ist und eine zur Zy-

ten, bei welchen etwa ein Stabmagnet in eine Kunst- linderkörperachse senkrechte Stirnwamiung besitzt,

stofftablette eingebettet ist, wobei die Tablette an ih- Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen kann vorge-

rer einen Stirnseite mit rechteckigen Mischerwerkflü- sehen sein, daß das Filter kreisförmig mit im wesent-

geln bzw. -schaufeln versehen ist. Eine weitere be- 43 lichen dem gleichen Durchmesser wie der zylindri-

kannte Ausführung besteht aus einem zylindrischen sehe Mischkörper ausgebildet und an der zu; Zylin-

Magneten, der als solcher tablettenförmig ausgebildet dcrachse senkrechten Stirnfläche des dünnwandigen

ist. wobei eine längs «;ines Durchmessers an einer Trennungsteils befestigt ist, und daß das kreisförmige

Stirnseite vorgesehene Nut, welche die Nord- und Filter eine Kreiischeibe aus einem Kunststoffnetz ist.

Südpole d?s Magneten bildet, als Mischkanal dient. 50 Vorzugsweise ist die Misch- und Filtervorrichtung

Alle diese bekannten Ausführungen von Mischma- in an sich bekannter Weise mit magnetischem An-

gneten ergeben eine gewisse Mischwirkung innerhalb trieb ausgebildet, wobei zweckmäßig vorgesehen ist,

des Probenbehälters, wenn der Mischmagnet durch daß der Misciikörper aus einem nichtmagretischen

ein an den Probenbehälter angelegtes sich änderndes Werkstoff und vorzugsweise aus Kui»ststoff herge-

Magnetfeld zu einer Rotation veranlaßt wird. Dieses 55 stellt ist, und daß in den Mischkörper ein Magnet

Magnetfeld kann entweder durch einen benachbart eingebettet isf der unter der Einwirkung eines sich

zu dem Probenbehälter rotierenden Permanentma- ändernden magnetischen Feldes eine Rotation des

gneten oder in Form eines von einem Wechselstrom Mtschkörpers in dem Behälter bewirkt,

erzeugten Magnetfeldes erzeugt werden. Im folgenden wird ein Ausführungsbetspiel der Er-

Diesc sämtlichen bekannten magnetisch oder me- 60 findung an Hand der Zeichnung beschrieben; in die··

chanisch angetriebenen Rührwerke haben den Nach- ser zeigt

teil, daß sie nur eine schlechte Durchmischung erge- F i g. 1 in einer auseinandergezogenen pcrspektiyi-

ben und keine Filterwirkung gewährleisten. Bei kei- sehen Ansicht eine aus einem Misch- bzw. Rührkör-

nem der bekannten (magnetischen) Rührwerke oder per und einem Filter bestehende Kombination mit Mischmagnete ist irgendeine Filterung der Probe in- 65 zugehörigem Magneten gemäß einer Ausführungs-

nerhalb des Behälters eingebaut. Außerdem zielten form der Erfindung,

die bekannten Mischkorper auf Grund ihrer Formge- F i g. 2 eine Seitenansicht der Mischkörper-Fil-

bung in erster Linie auf ein Umrühren der Lösung ter-Kombination,

F i g. 3 eine Stirnansicht des Mischkörpers von der rührung stehende Strömungsmittel nach oben und Stirnseite, an welcher das Filter befestigt ist, von den Schrägflächen weg in die oberen Bereiche

F i g. 4 eine Stirnansicht des Mischkörpers von der des Probenströmungsmittels in den Probenbehälter Stirnseite, mit welcher der Mischkörper auf der Wan- gedruckt. Die maximale Aufwärtsbewegung der Produng des Probenbehälters aufruht, in welchen er ein- 5 benflüssigkeit tritt am oberen Ende der Schräggesetzt ist. fläche 8 auf. Am unteren Ende der Schrägflächen 8

Wie aus den Fi g. 1 bis 4 ersichtlich, weist der zy- und 10 fließt Strömungsmittel für das nach oben lindrische Mischkörper 6 Schrägflächen 8 und 10 auf. sveggedrückte nach.

Die Schrägflächen 8 und 10 sind durch ein dünnes Bei der Darstellung in F i g. 3 führt bei der Rota-

Wandungsteil 12 voneinander getrennt. An seinem io tion des Mischkörpers im Uhrzeigersinn die Propelcinen stirnseitigen Ende ist der Mischkörper6 mit lerwirkung der Schrägflächen 8 und 10 zu einer Flüseincm Konus 14 ausgebildet, der durch eine ebene sigkeitsströmung aus der Zeichenebene heraus, und Fläche 16 kegelstumpfförmig abgeschnitten ist. Ein zwar an dem von dem Schlitz 18 abgelegenen Ende achsparallel in die Umfangsfläche des zylindrischen der Schrägfläche 8 sowie an dem vom Schlitz 20 ab-Mischkörpers 6 geschnittener Schlitz 18 verbindet die 15 gelegenen Ende der Schrägfläche 10. In dem dem Schrägfläche 8 mit der Konusfläche 14. In eine Aus- Schlitz 18 benachbarten Bereich der Schrägfläche 8 nehmung 22 in dem Mischkörper 6, die senkrecht zur sowie entsprechend in dem dem Schlitz 20 benach-Zylinderachse des Mischkörpers 6 und längs eines harten Bereich der Schrägfläche 10 kommt es zu Durchmessers des zylindrischen Körpers 6 verläuft, einer Strömungsmittelströmung in die Zeichenfläche ist ein Stabmagnet 24 eingesetzt. An der Stirnfläche »e hinein. Das dünnwandige Trennteil 12 verhindert des dünnwandigen Teils 12 ist ein Maschenfilter 26 einen »Kurzschluß« der vorstehend erwähnten Ströbefestigt. mungsverteilung durch die Mitte des Mischkörpers 6

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, verbindet ein dem und hält so eine große Länge der Zirkulationsströ-Schlitz 18 entsprechender Schlitz 20 die Konusfläche mungswege aufrecht. Außerdem dient das dünnwan-14 mit der Schrägfläche 10. 35 dige Teil 12 auch als Halterung für das Filter 26.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Mi- Bei Anbringung des kreisförmigen Filters 26, das

scher-Filter-Kombination beschrieben. Die Gesamt- in F i g. 3 nicht gezeigt ist, in seiner richtigen Lage kombination wird in einen die zu vermessende Probe schneidet das Filter 26 offensichtlich die vorstehend enthaltenden Probenbehälter oder ein Probenröhr- beschriebene Strömungsverteilung. In der Lösung chen eingebracht. Bei dem in den F i g. 1 bis 4 ge- 30 enthaltene unerwünschte Partikelchen und Fasern zeigten Ausführungsbeispiel der Mischer-Filter-Kom- werden daher in den vier Teilbereichen des Filters im bination gemäß der Erfindung besitzt diese zylindri- wesentlichen zurückgehalten. In zwei dieser Bereiche sehe Form und paßt so in einen Probenbehälter von ist die Flüssigkeitsströmung von den Schrägflächen kreisförmigem oder rechteckigem bzw. quadrati- 10 und 8 nach oben weggerichtet, und entsprechend schem Querschnitt. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, weist 35 in den zwei anderen Teilbereichen des Filters abder Mischkörper 6 an seinem einen stirnseitigen wärts in Richtung auf die Schrägflächen über die Ende einen Konus 14 auf. der durch eine ebene Schlitze 18 und 20. Unter bestimmten Umständen Fläche 16 kegelstumpfförmig abgeschnitten ist, mit- kann es erwünscht sein, die abwärtsgerichtete Strötels welcher die Filter-Mischer-Kombination im In- mung nicht zu filtern; zu diesem Zweck kann das neren des Probenbehälters aufruht. Zusätzlich zu *o kreisförmige Filter 26 so geschnitten werden, daß die dem Konus 14 und der ebenen Kegelstumpffläche 16 auf die Bereiche mit abwärtsgerichteter Strömung könnte an dieser ein (nicht gezeigter) langer Dorn ge- entfallenden Teile in Fortfall kommen. Eine derareigneter Länge vorgesehen werden, um die Misch- tige Konstruktion hätte den Vorteil, daß die unerkörper-Filter-Kombination an einer beliebigen Stelle wünschten Partikeln und Fasern auf der dem Mischinnerhalb des Probenbehälters festzulegen. 45 körper zugewandten Seite des Filters zurückgehalten

Bei bestimmten Anwendungen ist es erwünscht, werden und daher weniger leicht ihrem Weg zurück daß der Mischkörper engsitzend in den Probenbehäl- in die Hauptmasse der Probenlösung finden,
ter eingepaßt ist. Daher sind der in F i g. 2 sichtbare Die Rotation der Mischkörper-Filter-Koni.iination

Schlitz 18 und der (in F i g. 2 nicht sichtbare, durch erfolgt mittels des in F i g. 1 gezeigten Stabmagneten die gestrichelte Linie angedeutete) Schlitz 20 vorge- 50 24, der in die in dem Mischkörper vorgesehene Aussehen, die nach dem Einsetzen der Mischkörper-Fil- nehnrang 22 (vgl. F i g. 1 bis 4) eingesetzt ist. Nach ter-Kombination in den Probenbehälter eine Strö- dem Einsetzen der Mischkörper-Filter-Kombination mung der Probenflüssigkeit an dem Mischkörper mit dem in dieser eingebetteten Magneten 24 in vorbei bzw. entlang gestatten. Die Schlitze 18 und 20 einem Probenbehälter und Anlegen eines sich änsind des weiteren in den in Achsrichtung gesehenen 55 dernden Magnetfeldes kommt es zu einer Potation Stirnansichten des Mischkörpers in den F i g. 3 und 4 der Mischkörper-Filter-Kombination,
dargestellt. Die Miscnkörper-Fflterkombination kann bei-

Die insbesondere aus F i g. 2 ersichtlichen Schräg- spielsweise aus einem Kunststofftnaterial hergestelli flächen8 und 10 (die Schrägfläche 10 ist in Fig.2 sein. Es gibt viele Kunststoffe, die gegenüber den nicht direkt sichtbar, jedoch gestrichelt angedeutet) 60 Probensubstanzen, in welche sie eingesetzt werden wirken bei der Rotation des Mischkörpers als Strö- müssen, inert und allgemein nichtreaktiv sind, und mungsmitteldurchwirbelungsflächen. Bei Drehung des die leicht zu bearbeiten und in die für den Mischkör-Mischkörpers 6 im Uhrzeigersinn (in Blickrichtung per erforderliche Form gebracht werden. Das Filtei von der Stirnseite, an welcher das Filter 26 befestigt 26 ist ein Kunststoffnetz mit dreißig bis vierzig Fäist) wird das mit den Schrägflächen 8 und 10 in Be- 65 den pro Zoll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ι % DurghwirbelungswirjjNng auf das Strömungsmittel Patentansprüche: bei Drehung des Mfsclwörpers aufweist. Reine Mischvorric)ttui»gen in Form von Rührwer-

1. Kombinierte Misch- und Filtervorrichtung ken mit einem in einem Behälter drehbar angeordnezum Mischen und Filtern eines Strömungsmittels 5 ten Misch- oder Rührkörper, der mittels an ihm vorin einem Bebälter, mit einem in dem Behälter gesehener SchrägfSäcben bei Drehung eine Propellerdrehbar angeordneten Mischkörper, der in an bzw. Durchwirbelungswirkung auf das Behandlungssichbekannter Weise wenigstens eine Schrägflä- gut ausübt, sind bekannt.

ehe zur Ausübung einer Propeller- bzw. Durch- Im einzelnen ist aus der USA.-Patent-

wirbelungswirkung auf das Strömungsmittel bei io schrift 3 035 781 eine Rührvorrichtung für verhältnis-

Drehung des Mischkörpers aufweist, dadurch mäßig hochviskoses Rührgut wie beispielsweise PuI-

geken niei chnejt,_wdaß der Mischkörper (6) pen bekannt, bei 4er in einem Behälter ein schraubli-

als mit der'bzw. den Schrägfläche(n) (8,10) ver- niec- oder schraubzieherförmiger Rührer angeordnet

sehener, in seiner Form dem Behälter angepaßter ist, öer mechanisch zur Drehung angetrieben wird. Zylinderkörper ausgebildet ist, an dem ein Filter 15 Hierbei handelt es sich offensichtlich speziell um

(26) angebracht ist, durch welches aus der durch eine Vorrichtung zur Behandlung verhältnismäßig

die Schrägfläche(n) (8 bzw. 10) in Umlauf gesetz- großer Mengen eines hochviskosen Behandlungsgu-

ten Flüssigkeit Partikelchen und Fasern ausge- tes vorzugsweise in kontinuierlichem Verfahren, mit

filtert werden. verhältnismäßig langsamem Umlauf des Rührorgans.

2. Kombinierte Misch- und Filtervorrichtung ao Der Behälter ist wesentlich größer als das Rührorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgebildet; für die Behandlung diskreter Einzelproder als Mischkörper dienende Zylinderkörper (6) ben für Analyse- oder Meßzwecke, bei weichen mögmit einem an seinem einen Ende angesetzten Ke- liehst das gesamte Behältervolumen rasch von der gelstumpf (14) ausgebildet ist und an der anderen D»rrhmischungswirbelung erfaßt werden soll, ist Stirnseite zwei gegenüberliegende Schrägflächen 05 diese bekannte Vorrichtung ersichtlich ungeeignet. (8, 10) aufweist, die durch ein dünnwandiges Eine gleichzeitige Filtesung ist mit dieser Vorrich-Mittelteil (12) voneinander getrennt sind und tung nicht möglich.

einen spitzen Winkel mit der Zylinderachse bil- Aus »Chemiker-Zeitung/Chemische Apparatur/

den und sich vor Umfang des Zylinderkörpers Verfahrenstechnik«, 1969, Nr. 2, S. 71 ff., insbeson-

(6) bis zu der dünnen Trennwandung (12) er- 30 dere S. 73, Abb. 4 sind Rührer bekannt, bei welchen