DE2425630A1

DE2425630A1 - Verfahren und vorrichtung zur temperaturregelung eines laengs einer bahn laufenden bandes

Info

Publication number: DE2425630A1
Application number: DE19742425630
Authority: DE
Inventors: Stanford L Adler; William J Calogero
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1974-12-19
Also published as: AU473839B2; FR2231933A1; IT1020629B; CA987979A; CH571249A5; US3904369A; FR2231933B1; BE815100A; SE7407257L; DE2425630B2; AU6883074A; NL7406632A; JPS5023288A; GB1462965A

Description

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TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N.Y., VStA

Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregelung eines längs einer Bahn laufenden Bandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperaturregelung eines längs einer Bahn laufenden Bandes unter Verwendung eines Bandauflagekörpers mit einer Bandauflageoberfläche, die in der Richtung der Bandlaufbahn langgestreckt ausgebildet ist und die einen Bandauflaufabschnitt und einen davon getrennten Bandablaufabschnitt aufweist, bei dem das Band mit seiner einen Oberfläche dicht bei der Auflageoberfläche des Auflagekörpers gehalten wird und die Temperatur der Auflageoberfläche geregelt wird. Ferner befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Bandauflagekörper, dessen Bandauflageoberfläche in der Richtung der Bandlaufbahn langgestreckt ausgebildet ist und einen Bandauflaufabschnitt und einen davon getrennten Bandablaufabschnitt aufweist, mit Mitteln, die die Band-

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laufbahn dicht bei der Auflageoberfläche halten und mit Einrichtungen, die die Temperatur der Auflageoberfläche regeln.

Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung finden beispielsweise beim Durchführen einer temperaturempfindlichen Reaktion in dem Band oder in einer von dem * Band unterstützten Probe oder einem anderen von dem Band unterstützten Stoff Anwendung·

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der beschriebenen Art sind aus der US-PS 3 650 698 bekannt. Diese bekannte Anordnung dient insbesondere zum Bestimmen der Koagulationszeit von menschlichen Blutproben. Dabei werden die einzelnen Proben auf das Band gegeben, das dann über einen temperaturgeregelten Stützkörper bewegt wird, um nach Zugabe eines Reaktionsmittels eine temperaturempfindliche Reaktion auszuführen. Beim Gebrauch dieser Anordnung hat es sich gezeigt, daß .infolge eines schlechten Kontaktes zwischen dem Band und dem Auflagekörper und infolge der Isolierwirkung einer sich zwischen dem Band und dem Auflagekörper ausbildenden Luftschicht Wärmeverluste auftreten, wenn der Bandauflagekörper erwärmt wird, um die Temperatur der von dem Band getragenen Stoffe und Substanzen anzuheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeübergang zwischen dem Bandauflagekörper und dem Band zu ver_v bessern und insbesondere eine gleichförmige Erwärmung des Bandes bzw. der vom Band getragenen Stoffe oder Substanzen sicherzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Bandauflaufabschnitts eine verhältnismäßig kleine Menge einer Temperaturaustauschflüssigkeit

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zwischen das Band und den Auflagekörper gegeben wird und infolge Kapillarwirkung zwischen dem Band und der Auflageoberfläche eine Ausbreitung der Flüssigkeit inForm eines dünnen Films in Richtung auf den Bandablaufabschnitt bewirkt wird und daß durch Bewegen des Bandes vom Bandauflaufabschnitt zum Bandablaufabschnitt die Ausbreitung des Flüssigkeitsfilms in dieser Richtung gefördert wird.

Die eingangs beschriebene Vorrichtung ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch Mittel zum Einführen einer verhältnismäßig kleinen Menge-einer Temperaturaustauschflüssigkeit zwischen das Band und den Auflagekörper in der Nähe des Bandauflaufabschnitts und zum durch Kapillarwirkung bedingten Ausbreiten der Flüssigkeit in Form eines dünnen Films zwischen dem Band und der Bandauflageoberfläche in Richtung auf den Bandablaufabschnitt, durch Mittel zum Bewegen des Bandes in Richtung des Bandablaufabschnitts, wobei infolge der Bandbewegung die Ausbreitung des Flüssigkeitsfilms in dieser Richtung verstärkt wird, und durch mehrere bandtragende Stege, die sich in Längsrichtung des Auflagekörpers zwischen dem Bandauflaufabschnitt und dem Bandablaufabschnitt erstrekken und die in Querrichtung des Auflagekörpers voneinander beabstandet sind·

Nach der Erfindung wird somit in vorteilhafter Weise der Luftspalt zwischen dem Band und dem Auflagekörper ausgenutzt, um durch Kapillarwirkung einen dünnen Film der zugeführten Temperaturaustauschflüssigkeit zwischen dem Band und der Bandauflageoberfläche auszubilden. Auf diese Weise wird die Luft, die sich ursprünglich zwischen dem Band und dem Stützkörper befindet, durch eine Flüssigkeit ersetzt, die für einen besseren Wärmeübergang zwischen dem Band und dem Auflagekörper sorgt. Darüberhinaus zieht der Flüssigkeitsfilm das Band nach unten gegen die Auflageoberfläche des Auflagekörpers, so daß sich das Band eng

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an die vorzugsweise ebene Bandauflageoberfläche anlegt. Die durch Kapillarwirkung erfolgende Ausbreitung des Flüssigkeitsfilms wird durch die Bewegung des Bandes verstärkt. Durch Begrenzen der von dem Flüssigkeitsfilm überzogenen Bandauflageoberfläche oder durch Profilieren der Bandauflageoberfläche, beispielsweise durch Stege bzw. Rillen, die sich auf bzw. in der Bandauflageoberfläche in der Bandlaufrichtung erstrecken und in Querrichtung voneinander getrennt sind, kann man das Anhaften des Bandes an der Bandauflagefläche in einer solchen Weise einstellen, daß dem Band zum Vorschub über den Auflagekörper eine hinreichende Bewegungsfreiheit bleibt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung und

Fig. 3 einen Teil einer Schnittansicht der Vorrichtung längs der in der Fig. 1 eingezeichneten Linie 3-3.

Die in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung enthält einen temperaturgeregelten Bandauflagekörper 10, über den ein Band 12 läuft, das von einer Vorratsrolle 14 kommt und auf einer angetriebenen Rolle 16 aufgewickelt wird. Eine Vorratsquelle 18 liefert eine Temperaturaustauschflüssigkeit, beispielsweise ein Öl oder Wasser, zum vorderen Endabschnitt des Auflagekörpers. Der Auflagekörper ist länglich ausgebildet und seine Längsachse verläuft in der Bandlaufrichtung, Die Zufuhr der Flüssigkeit von der Vorratsquelle 18 er-

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folgt zur oberen Oberfläche des Auflagekörpers 10 direkt unter das Band 12. Die zugeführte Flüssigkeit breitet sich als ein dünner Film in einem winzigen Spalt zwischen der oberen Oberfläche des Auflagekörpers und dem Band aus, und zwar durch Kapillarwirkung. Das Ausbreiten des Flüssigkeitsfilms erfolgt in Richtung des hinteren Endabschnitts des Auflagekörpers bzw. des Ablaufendes. Die Ausbreitung des Flüssigkeitsfilms in dieser Richtung wird durch die Bewegung des Bandes 12 über den Auflagekörper zur Aufwickelrolle 16 unterstützt.

Der beispielsweise aus Messing hergestellte Auflagekörper 10 weist eine ebene Bandauflageoberfläche auf, die vorzugsweise mit Chrom überzogen ist. Diese Auflageoberfläche sollte gleichförmig und glatt sein. Bei dem Band kann es sich um eine Folie aus Mylar handeln, die beispielsweise eine Stärke von 0,1 bis 0,23 mm und eine Breite von 19 mm haben kann. Das Band wird von der Auflageoberfläche unterstützt, deren Breite der Bandbreite angenähert sein kann, wie es in den Figuren dargestellt ist. Weiterhin kann, wie es ebenfalls gezeigt ist, der Fuß des Auflagekörpers breiter ausgebildet sein als die Auflageoberfläche. Die Temperaturaustauschflüssigkeit kann vom hinteren Endabschnitt des Auflagekörpers 10 abtropfen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist allerdings der Auflagekörper 10 eine durch ihn nach oben ragende und unter Atmosphärendruck stehende öffnung auf, die in dem Auflagekörper einen Auslaßkannal 20 für die Temperaturaustauschflüssigkeit vorsieht. Durch diesen Auslaßkanal kann die Flüssigkeit in einer einfachen, nicht dargestellten Weise abgeführt werden. Der Auslaßkanal 20 erstreckt sich quer über den Auflagekörper, und zwar mit einer Ausdehnung, die.mindestens der Breite des Bandes entspricht. Der aus der Temperaturaustauschflüssigkeit gebildete Film 22 erstreckt sich auf dem Stützkörper zwischen dem vorderen Endabschnitt

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und dem Auslaßkanal 20 und steht mit dem Band in Berührung. Beim Verlassen des Bandauflagekörpers kann das Band über eine abgerundete Oberfläche 24 laufen, die sich in Bandlaufrichtung hinter dem Auslaßkanal 20 befindet.

Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, weist der vordere Endabschnitt des Bandauflagekörpers im Auflaufbereich des Bandes einen abgesenkten Auflageoberflächenabschnitt 26 auf. Hinter diesem abgesenkten Oberflächenabschnitt 26 befindet sich in der Bandauflageoberfläche eine Querrinne 28. Ih der Querrinne 28 erstreckt sich über die Bandauflageoberfläche ein Teil eines Dochtes 30, der zur Flüssigkeitsvorratsquelle 18 führt, um die Temperaturaustauschflüssigkeit von der Vorratsquelle zur Bandauflageoberfläche zu liefern. Auf dem Weg des Bandes von der Vorratsrolle 14 zur Aufwickelrolle 16 läuft das Band über den Docht 30 und wird von diesem durchgebogen.

Infolge dieser Durchbiegung des Bandes entsteht direkt vor dem Docht 30 zwischen dem Band und dem Auflagekörper 10 ein Luftspalt, der hinreichend groß ist, um eine Ausbreitung der Temperaturaustauschflüssigkeit zum vorderen Ende des Auflagekörpers durch Kapillarwirkung zu verhindern. Vielmehr ist der Bandauflagekörper derart aufgebaut und die Bandlaufbahn derart ausgebildet, daß die Temperaturaustauschflüssigkeit durch Kapillarwirkung vom Docht 30 nur nach hinten gezogen wird.

Der Docht 350 hat vorzugsweise eine solche Querschnittsabmessung, daß er höhenmäßig in der Querrinne 28 bis zum Höhenniveau der sich hinter dem Docht erstreckenden Bandauflageoberfläche reicht oder über dieses Niveau hinausragt. In dem Bereich hinter dem Docht ist die Bandauflageoberfläche mit mehreren in Querrichtung voneinander beabstandeten Längsrillen 32 versehen, um Stege 34 zu bilden, die das Band tragen. Zwei Stege erstrecken sich

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unter den beiden Seitenrändern des Bandes, und die übrigen Stege 34 verlaufen zwischen diesen beiden Außenstegen und sind in Querrichtung durch eine Längsrille 32 jeweils voneinander getrennt. Die Längsrillen 32 können beispielsweise eine Tiefe von 0,1 mm und eine Breite von 0,25 mm haben. Insgesamt können fünf Stege vorgesehen sein. Die Längsrillen 32 grenzen an .die Querrinne 28 an und erstrecken sich von dort nach hinten bis zum Auslaßkanal 20 für die Temperaturaustauschflüssigkeit.

Eine Bandniederhalteeinrichtung 36 drückt das Band 12 sowohl vor als auch hinter der Dochtrinne 28 nach unten. Wie es aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist die Niederhalteeinrichtung 36 zwischen zwei Ständern 38 und 40 in einer festen Lage gegenüber dem Bandauflagekörper 10 derart gehaltert, daß das Band gespreizt wird. Die Niederhalteeinrichtung 36 ist auf dem Auflagekörper 10 in eine Lage schwenkbar, in der sie von der Bandlaufbahn abgehoben ist, um das Band einzufädeln. Die Niederhalteeinrichtung kann aus einem geeigneten Hartkunststoff hergestellt sein und zwei nach unten ragende Ohren 42 aufweisen, die das Band 12 vor der Querrinne 28 in dem abgesenkten Bandauflageoberflächenabschnitt 26 nach unten drücken. Zwei seitwärts voneinander beabstandete federnde Nasen 44 an der Niederhalteeinrichtung erstrecken sich nach hinten, um kurz hinter der Querrinne 28 das Band nach unten zu drücken.

Ein Stück unterhalb der Bandauflageoberfläche ist in dem Auflagekörper 10 eine Wicklung 46 aus einem Draht vorgesehen, dessen Enden aus dem Auflagekörper herausragen. Der Draht kann massiv sein und als Stromleiter dienen, um durch die Wicklung 36 einen elektrischen Strom zu schicken, der zum Heizen der bandtragenden Stege 34 des Auflagekörpers Wärme erzeugt. Der Draht kann aber.auch hohl sein, so daß man durch den Draht ein Kühlmittel

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schicken kann, um die Stege 34 zu kühlen. In dem Auflagekörper 10 "befindet sich ein Temperaturfühler 48, der die Temperatur des Auflagekörpers abkühlt, um in einer nicht gezeigten, üblichen Weise die Temperatur des Bandauflagekörpers durch Heizen oder Kühlen über die Wicklung 46 zu regeln.

Wie bereits erwähnt, wird die Temperaturaustauschflüssigkeit von der Vorratsquelle 18 derart zugeführt, daß diese Flüssigkeit letztlich zwischen die Stege 34 des Bandauflagekörpers und das Band 12 gelangt. Die derart zugeführte Flüssigkeit breitet sich in Form eines dünnen Filmes in dem winzigen Spalt zwischen der oberen Oberfläche der Stege und dem Band aus, und zwar durch Kapillarwirkung. Die Ausbreitung des Films erfolgt dabei in Richtung auf das hintere Ende des Bandauflagekörpers. Die Ausbreitung des Films in dieser Richtung wird durch die Bewegung des Bandes 12 über den Bandauflagekörper 10 zur Aufwickelrolle 16 hin verstärkt. Die Aufwickelrolle kann entweder schrittweise oder kontinuierlich gedreht werden.

Das Band 12 haftet dicht an den mit dem Flüssigkeitsfilm überzogenen Stegen 34. Infolge dieses Anhaftens wird der Neigung des Bandes, sich zu krümmen, begegnet. Durch das enge Anhaften des Bandes an dem mit dem Flüssigkeitsfilm überzogenen Auflagekörper 10 und durch die Gegenwart des aus der Temperaturaustauschflüssigkeit zwischen dem temperaturgeregelten Auflagekörper 10 und dem Band 12 ausgebildeten dünnen Flüssigkeitsfilm kommt es zu einem äußerst wirksamen Temperaturaustausch zwischen dem Auflagekörper und dem Band. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der temperaturgeregelte Auflagekörper und die Bandlaufbahn horizontal ausgerichtet sind, können der Auflagekörper und die Bandlaufbahn gegenüber der Senkrechten in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung geneigt oder in irgendeiner anderen Weise ausgerichtet sein. ^_985170807

Die Funktion der Längsrillen 32 in der Bandauflageoberfläche des Auflagekörpers 10 besteht darin, das Haftungsvermögen des Bandes 12 an dieser Oberfläche etwas abzuschwächen, so daß das Band beim Vorrücken in Richtung der Aufwickelrolle 16 eine hinreichende Bewegungsfreiheit hat. Durch eine passend gewählte Anzahl der Rillen und eine passend gewählte Ausbildung und Anordnung dieser Rillen kann man somit ein übermäßiges Anhaften des Bandes an dem Auflagekörper vermeiden·

Eine Anwendungsmöglichkeit der beschriebenen Vorrichtung kann man der IIS-PS 3 650 698 entnehmen. In dieser Patentschrift ist eine über einen temperaturgeregelten Auflagekörper führende horizontale Bandlaufbahn dargestellt und beschrieben. Das längs dieser Bahn geführte Band dient zum Bestimmen der Koagulationszeit von menschlichen Blutproben. Das Band wird schrittweise vorgeschoben. Die Blutproben werden in Form von Tröpfchen auf das Band gegeben, auf dem sich bereits eine Substanz befindet. Nach der Zugabe der Tröpfchen wird das Band vorgeschoben. Dabei gelangen die Proben zu einer Stelle, bei der ihnen ein Reaktionsmittel zugesetzt wird. In der auf dem Band aufgebrachten Probe findet dann eine bezüglich der Reaktionszeit temperaturabhängige Reaktion statt. Die reagierende Probe wird zusammen mit dem Band zu einer anderen Stelle vorgeschoben, bei der das Ende der Reaktion festgestellt wird, um die Koagulationszeit der Blutprobe anzugeben. ,

Die Anwendung der Vorrichtung zur Regelung der Temperatur eines über eine Bandlaufbahn geführten Bandes ist jedoch nicht auf den durch die US-PS 3 650 698 bekannten Zweck beschränkt. So kann man beispielsweise auch andere auf einem Band stattfindende temperaturabhängige Reaktionen regeln oder steuern.

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Claims

- ίο -

Patentansprüche

Iy Verfahren zur Temperaturregelung eines längs einer Bahn laufenden Bandes unter Verwendung eines Bandauflagekörpers mit einer Bandauflageoberfläche, die in der Richtung der Bandlaufbahn langgestreckt ausgebildet ist und die einen Bandauflaufabschnitt und einen davon getrennten Bandablauf abschnitt aufweist, bei dem das Band mit seiner einen Oberfläche dicht bei der Auflageoberfläche des Auflagekörpers gehalten wird und die Temperatur der Auflageoberfläche geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Bandauflaufabschnitts eine verhältnismäßig kleine Menge einer Temperaturaustauschflüssigkeit zwischen das Band und den Auflagekörper gegeben wird und infolge Kapillarwirkung zwischen dem Band und der Auflageoberfläche eine Ausbreitung der Flüssigkeit in Form eines dünnen Films in Richtung auf den Bandablaufabschnitt bewirkt wird und daß durch Bewegen des Bandes vom Bandauflaufabschnitt zum Bandablaufabschnitt die Ausbreitung des Flüssigkeitsfilms in dieser Richtung gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Anhaftvermögen des Bandes an der Auflageoberfläche des Auflagekörpers begrenzt wird·'
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band an wenigstens einer Stelle der mit dem Flüssigkeitsfilm überzogenen Auflageoberfläche niedergedrückt wird.

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4. Verfahren nach einem.der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Flüssigkeit längs einer quer zum Band verlaufenden Dimensionsrichtung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Flüssigkeit über einen Docht erfplgt, der zu einer Flüssigkeitsvorratsquelle führt, , und daß der Docht mit dem Band längs einer quer zum Band verlaufenden Dimensionsrichtung in Berührung steht·
6· Verfahren nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet, daß der Docht mit einer Kante der Bandauflageoberfläche längs einer quer zu dieser.. Oberfläche verlaufenden Richtung in Berührung steht·
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelung der Auflageoberfläche zur Steuerung der Wärmezufuhr zu dieser Oberfläche dient.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,* daß die Temperaturregelung der Auflageoberfläche zur

Steuerung der Kühlung dieser Oberfläche dient. *
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, * dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbewegung schrittweise vorgenommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Band auf jeder Seite des Dochtes niedergedrückt wird.

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11. Vorrichtung zur Temperaturregelung eines längs einer Bahn laufenden Bandes enthaltend einen Bandauflagekörper mit einer Bandauflageoberfläche, die in der Richtung der Bandlaufbahn langgestreckt ausgebildet ist und die einen Bandauflaufabschnitt und einen davon getrennten Bandablaufabschnitt aufweist, Mittel, die die Bandlaufbahn dicht bei der Auflageoberfläche halten, und Einrichtungen, die die Temperatur der Auflageoberfläche regeln,

gekennzeichnet durch Mittel (18, 30) zum Einführen einer verhältnismäßig kleinen Menge einer Temperaturaustauschflüssigkeit zwischen das Band (12) und den Bandauflagekörper (10) in der Nähe des Bandauflaufabschnitts (26) und zum durch Kapillarwirkung bedingten Ausbreiten der Flüssigkeit in Form eines dünnen Films zwischen dem Band und der Bandauflageoberfläche in Richtung auf den Bandablaufabschnitt (24), durch Mittel (16) zum Bewegen des Bandes in Richtung auf den Bandablaufabschnitt (24), wobei die Ausbreitung des Flüssigkeitsfilms in dieser Richtung verstärkt wird, und durch mehrere bandtragende Stege (34), die sich in Längsrichtung des Auflagekörpers (10) zwischen dem Bandauflaufabschnitt (26) und dem Bandablaufabschnitt (24) erstrecken und die in Querrichtung des Auflagekörpers voneinander beabstandet sind.

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