DE3445446A1 - Als magnetruehrzelle verwendbares druckfiltrationsgeraet fuer den laborbetrieb mit einem gehaeuse aus kunststoff - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft ein als Magnetrührzelle verwendbares Druckfiltrationsgerät mit einem Gehäuse aus Kunststoff für den Laborbetrieb. Die zumeist mehr als zweiteilig aufgebauten Filtrationsgeräte aus Kunststoff dienen im Laborbereich zum Filtrieren relativ kleiner Flüssigkeitsmengen sowohl im Druckbetrieb als auch in Vakuumbetrieb. Der Trübraum oder Aufgußraum ist durch ein Gehäuseoberteil gebildet, welches bei den auf dem markt befindlichen, als Magnetrührzelle verwendbaren Druckfiltrationsgeräten ein Füllvolumen in abgestuften O-roßen zwischen 3 ml bis 500 ml aufweist. Dabei werden ar#epaßte Filtergrößen in Form von kreisrunden Flachti'terzuschnitten mit einem Durchmesser von 13 mm bis 1C7 t:ri verwendet. Die Druckfiltrationsgeräte sind dabei für eine Druckbelastung zwischen 5 bar und 10 bar konstruktiv ausgestaltet. Diese Druckfiltrationsgeräte sir. in der Pegel nicht als Einwegartikel ausgebildet, sor. ern die Einzelteile sind durch Schraubkupplungen verbunden und können zur Wiederverwendung gereinigt und sterilisiert werden. Lediglich das Filtermaterial wird als Verbrauchsmaterial nach Jeder Filtration verworfen.
• Zur kontinuierlichen Aufkonzentration flüssiger Mec#en werden derartige Druckfiltrationsgeräte mit eine flagnetrührwerk ausgestattet, welches dafür sorgt, daß das sich aufkonzentrierende Medium in einer ständigen Turbulenz gehalten wird und sich die Filterfläche nicht mit den Trübstoffen zusetzen kann. Für die Anordnung der 'raKnetrührkerne im Gehäuseoberteil ist einnal die hängende Anordnung bekannt, wobei der Magnetkern hängend an einer im Gehäusedeckel gelagerten vertikalen Welle von einer auf der Gehäuseunterseite angreifenden Magnetkraft angetrieben wird. Eine solche Anordnung stellt zwar sicher, daß der rotierende rGagnetkern nicht unmittelbar die empfindliche Filtermembran mechanisch reibend belastet, hat aber den Nachteil, daß das Einbringen, Handhaben und Lagern und das Reinigen dieser zusätzlichen Teile urständlich ist.
• Die zweite Art einer ttagnetkernfAhrung besteht darin, daß ein walzenförmiger MIagnetkern lose unmittelbar über der Filterflqche lagert, wobei zum Schutz der Filterfläche gegen mechanische Reibungsbeanspruchung durch den rotierenden Magnetrührkern diese durch eine metallische Unterlegscheibe abgedeckt ist, welche eine Vielzahl von Durchbrechunzen aufweist und zusätzlich zur Verminderung des Rethrngswiderstandes mit einer Beschichtung aus PTFE versehen ist. Auch diese beschichtete Unterlegscheibe bildet aus Kostengründen ein wiederverwendbares Bauteil der Rührzelle. Der Nachteil einer solchen Stützplatte nit Durchbrechungen ist darin zu sehen, daß einmal die effektive Filterfläche ganz erheblich verringert wird und sich die Platte mit den Durchbrechungen nur schlecht reinigen läßt, zumal sich gerade die bei der -iltration entstehenden Rückstände in den Durchbrechungen festsetzen. Diese durchbrochene Stützplatte muß also genauso sorgfältig gepflegt werden wie die an sich leicht zu reinigenden übrigen Gehäuseteile.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 31 09 472), eine solche durchbrochene Schutzscheibe einstückig mit dem Mittelteil eines Gehäuseoberteils zu verbinden, wobei diese durchbrochene Scheibe mit Abstand oberhalb der trübseitigen Oberfläche des Filters angeordnet ist und damit den Magnetkern in einem relativ großen Abstand von der effektiven Filterfläche entfernt hält.
• Die Filterfläche ist damit zum Trübraum hin völlig frei, so daß zwar durch die höhergelegene Lochscheibe die Filtrationsfläche nicht reduziert wird, andererseits aber der Magnetkern nicht mehr verhindern kann, daß sich auf dem Filterelement sehr schnell ein Filterkuchen bildet, da die vom rotierenden Magnetkern ausgehende Verwirbelung des Konzentrats nur schlecht durch die Durchbrechungen der Schutzscheibe bis in die Ebene des Flachfilterzuschnittes vordringen kann. Hinzu kommt noch, daß sich hierbei dieselben Reinigungsprobleme ergeben wie nach dem Stand der Technik. Die zwischen Filteroberfläche und Oberseite der Siebplatte befindliche Flüssigkeit - also aufknnientriertes rledium - läßt sich außerdem schlecht aus diesem Freiraum entfernen, d.h.
• das Totvolumen oder Restvolumen bei einer solchen Konstruktion ist relativ groß, wenn das Konzentrat labormäßig untersucht werden soll. Dieser Freiraum ist für die Entnahme des Konzentrats durch Pipetten überhaupt nicht zugänglich und läßt sich auch durch Ausgießen bei Schrägstellung des Gehäuses nur mangelhaft entfernen. Bei dem bekannten Druckfiltrationsgerät ist das Gehäuse dreiteilig aufgebaut und im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das Mitelteil ist von einem Schraubdeckel mit Auslaßstutzen verschlossen. Zum Ausgießen des Ceäusenaltes ist es notwendig, den Deckel zu entfernen, da die ebene Deckelunterseite ein dosiertes und restloses Ausgießen der Flüssigkeit, durch den Anschlußstutzen für das Druckmittel bzw. den Füllstutzen erschwert.
• Das Gehäuseunterteil mit der Filterunterstützung weist einen zentral über die Stirnfläche des Gehäuseunterteils vorstehenden Filtratauslaßstutzen auf, so daß das Filtrationsgerät keine eigene Standfläche aufweist und in einen speziell dafür vorgesehenen Ilalter auch im ungefüllten Zustand standfest gehaltert werden muß. Ein solcher Halter ist z.B. in der DE-OS 31 09 471 für diese Rührzelle beschrieben, der zusätzlich einen horizontal ausgerichteten Entleerungsstutzen in Inneren aufnimmt, welcher mit dem vertikalen Filtratauslaßstutzen bei aufgesetzter ürzelle kommuniziert. Das Gehäuse ist insgesamt dreiteilig aufgebaut und besteht aus Kunststoffspritzteilen. ffiurch die Dreiteiligkeit des Gehäuses und die als Erfindung herausgestellte Integration der Siebstützplatte im Ge-userlittelteil wird die bekannte Rührzelle keinesfalls in ihrer Handhabung verbessert und die Filtrationsleistunz gesteigert. Für die Filtration mit Vakuumbetrieb muß zusätzlich eine leckdichte Verbindung zwischen den Filtratauslaßstutzen und dem Kanal im Stützfuß gewährleistet sein.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein auch als rtagnetrührzelle verwendbares Druckfiltrationsgerät bezüglich seines Gehäus eaufbaues konstruktiv so zu vereinfachen, daß die wiederverwendbaren Gehäuseteile sich leicht reinigen und handhaben lassen, insbesondere auch die Füllung, Entleerung und die Probeentnahme aus dem Konzentratraum (mrübraum) vereinfacht und dieser sich mit möglichst geringen Restvolumen entleeren läo Konstruktiv soll gleichzeitig auch berücksichtigt ,«erden, daß bei Einsatz des Filtrations- gerätes als Plagnetrührzelle die Filterleistung gesteigert und das Magnet rührwe rk möglichst in geringem axialen Abstand zur Filteroberfläche rotieren kann ohne die Filterfläche mechanisch zu beanspruchen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse nur aus zwei einstückigen Kunststoffspritzteilen gebildet ist und dabei die im Hauptanspruch in der ,IerkmalsKombination angegebene Formgestaltung hat, die in ihrer Summe der Einzelmerkmale die vereinfachte Handhabung im Sinne der Aufgabenstellung gewährleistet und durch die Hinzunahme eines auf die Filterfläche auflegbaren Gewebezuschnittes und eines darauf lose gelagerten Magnetrührkerns gemäß Anspruch 2 den betreffenden Stand der Technik filtrationtechnisch verbessert.
• Vorteilhafte IJeiterbildungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt, wobei die ohnehin schon vorhandene gute Standfestigkeit des Filtrationsgerätes durch einen dazu angepaßten Fuß aus Metall zusätzlich verbessert wird.
• Zwei Ausführungsbeispiele des Anmeldungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Rührzelle mit explosionsartig auseinandergezogenen Einzelteilen nach der Schnittlinie 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuseunterteil mit Filterabstützung, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine entsprechende Rührzelle mit reduziertem Füllvolumen in Verbindung mit einem L-förmigen Stützfuß, Fig. 4. eine Draufsicht auf einen im Querschnitt C- bzw.
• U-förmigen Stützfuß mit angedeuteter Rührzelle und Fig. 5 eine Seitenansicht des Stützfußes gemäß Fig. 5 mit angedeuteter Rührzelle.
• Das Druckfiltrationsgerät (gemäß Fig. 1,2 und 3 besteht im wesentlichen aus den beiden einstückigen Kunststoffspritztellen 1 und 9, wobei das einstückige Spritzteil 1 ein glockenförmiges Gehäuseoberteil mit Anschlußstutzen 8 und schräg abfallenden Schultern 7 mit Verbindungsflansch 2, Haltenut 4 für den O-Ring 3, unterem Gewindekranz 5 hildet. Der an Anschlußstutzen 8 angeformte Gewindekranz 6 kann auc durch eine andere im Labor übliche Kupplungsform ersetzt sein. Das einstückige Gehäuseunterteil 9 trägt einen angeformten inneren Gewindekranz 10, weist eine Filterabstützung 12 auf, die aus konzentrisch und radial verlaufenden Rippen und Kanälen besteht, deren Frei räume 13 eine kleinvolumige Filtratkammer bilden und in einen Filtratauslaßstutzen 14 münden. Dieser steht radial über den Umriß der Gehäusestandfläche 11 vor und ist damit leicht an eine Filtratleitung (auch gleichzeitige Vakuumleitung) anschließbar. Der Flachfilterzuschnitt 17 ist von der Filterabstützung 12 relativ eng über die gesamte Filtrationsfläche abgestützt, so daß mit den im Laborbetrieb üblichen Drücken filtriert werden kann.
• Für die Verwendung als Magnetrührzelle ist die Oberseite des Flachfilterzuschnittes 17 durch einen aufgelegten Zuschnitt eines Gewebes aus monofilen Kunststoffäden abgedeckt, welches vorzugsweise eine Gesamtstärke von 100 bis 140 pm aufweist und dessen Freiräume insgesamt ein geringes Totvolumen bilden. Der Gewebezuschnitt 16 ist kleiner gehalten als der Filterdurchmesser und ist in die Dichtzone des auf die Peripherie des Flachfilterzuschnittes 17 und des abstützenden Gehäuseunterteiles 9 einwirkenden O-Ringes 3 nicht einbezogen. Gleichwohl kann der Gewebezuschnitt 16 durch den inneren Rand des verpreßten O-Ringes bzw. den Unterrand des Flansches 2 auf dem Flachfilterzuschnitt 17 leicht fixiert sein. Der @agnetkern 15 liegt lose auf dem Gewebezuschnitt 16 auf und ist praktisch nur um das Maß der Gewebestarke von der effektiven Filteroberfläche entfernt. Durch die Gewebestruktur wird die effektive Filterfläche kaum beeinträchtigt, auf Jeden Fall sehr viel weniger als ein nach dem Stand der Technik aufliegendes Siebbiech.
• Die besondere Wahl des Gewebezuschnittes 16 als Abstandshalter für den Plagnet.:ern 15 rechtfertigt auch aus Kostengründen ein Verwerfen dieses Gewebezuschnittes 16 zusammen mit dem Placrilterzuschnitt 17 nach Jeder durchgeführten Filtrat ion, so daß die lästigen Reinigungsprobleme für den Abstandshalter entfallen und somit nur die Bauteile 1,3,15 und 9 gereinigt und sterilisiert werden müssen.
• Die Filterabstützung 12 liegt relativ dicht oberhalb der Standfläche 11, so daß bereits aus diesen Grund eine gute Standfestigkeit des @n@efüllten und gefüllten Gerätes gewährleistet ist und ci auch der Abstand des Magnetkerns 15 vom Magnet.#ührer 21 sehr gering und damit dessen Effektivität groß ist.
• Die kleinvolumigere Rührzelle nach Fig. 3 ist im zusammengesetzten Zustand im Schnitt dargestellt. Entsprechende Bauteile wurden mit den in Fig. l benannten Pezugszeichen versehen. Aufgrund der relativ breiten Basis mit der Standfläche 11 besitzt die Rührzelle bereits eine gute Standfestigkeit. Bei Anschluß einer Schlauchkupplung der Druckmittelquelle an den Anschlußstutzen 8 und bei Anschluß eines Filtratschlauches an den Filtratauslaß 14 sinkt Jedoch die Standfestigkeit, so daß es üblich ist, insbesondere klelnvolumiOe Rührzellen zusätzlich mit einem Fuß aus Metall zu versehen. Gemäß Fig. 3 besteht der Fuß 18 aus einem L-förmigen Metallbügel, dessen horizontaler L-Schenkel 20 das Gehäuseunterteil 9 abstützt und auf einen 'tagnetrührer 21 steht und dessen vertikaler L-Schenkel 20' im Endbereich eine federnde Halteklammer 19 aufweist, die den Hals bzw. das Gehäuseoberteil 1 federnd umfaßt.
• Fig. 4 und 5 zeigt einen im Querschnitt C- oder TJ-förringen Fuß 22 dessen beiden diametral gegenüberliegenden 'J-Schenkel 22' das Gehäuseunterteil 9 radial federn am Fuß umgreifen. Die Rührzelle läßt sich damit von den offenen Stirnseiten des U-förmigen Fußes her in den Fuß einschieben. Der Filtratauslaßstutzen 14 befin#et sich frei zugänglich auf der Vorderseite. Mindestens das Gehäuseoberteil 1 ist aus transparentem Kunststoff gebildet und mit Füllstandsmarkierungen versehen.
• über den Anschlußstutzen 8 mit den schräg abfallenden Schultern 7 läßt sich das Gehäuseoberteil mit ganz geringem Restvoluen entleeren. Gleichermaßen ksnn durch den Anschlufstutzen 8 ein stark aufkonzentriertes onzentrat ebenfalls mit ganz geringem Hestvolumen jit einem saughebel oder einer Pipette abgezogen werden.
• rie Entlüftung und Druckentlastung des Trübraures erfolgt über ein am Anschlußschlauch ier Drucknittelquelle vorgesehenes Absperr- und Entlüftungsventll.

Claims (4)

1. Als Magnetrührzelle verwendbares Druckfiltrationsgerät für den Laborbetrieb mit einem Gehäuse aus Kunststoff Ansprüche: 1. Als MagnetrAhrzelle verwendbares Druckfiltrationsgerät für den Laborbetrieb mit einem Gehäuse aus Kunststoff, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: - das zweiteilig aufgebaute Gehäuse (1,9) besteht aus - einem einstückigen, glockenförmigen Gehäuseoberteil (1) zur Aufnahme des zu filtrierenden Mediums mit einem nach oben weisenden Anschlußstutzen (8) zum Befüllen, Entleeren, zur Entnahme und zum Anschluß an eine Druckmittelquelle, wobei der Arschlußstutzen (8) mit innen schräg abfallenden Schultern (7) in den glockenförmigen Hauptteil übergeht und aus - einem einstückigen flachen Gehauseunterteil (9) mit zur Offnung des Gehäuseoberteils (1) weisenden Ftlterabstützung (12) aus Rippen und Kanälen, wobei die Kanäle mit ihren Freiräumen (13) eine kleinvolumige Filtratkammer bilden und in einem über den Umriß des Gehäuseunterteils (9) radial nach außen weisenden Filtratentnahmestutzen (14) münden und der Umriß des Gehäuseunterteils (9) dicht unterhalb der Filterunterstützung (12) als Standfläche (11) ausgebildet ist, und - beide einstückigen Gehäuseteile (1,9) sind über Jeweils angeformte Gewindekränze (5,10) unter Einschluß einer peripher umlaufenden 0-Ringdichtung (3) formschlüssig verbindbar, - wobei die 0-Ringdichtung (3) in einer Plut (4) des einen Gehäuseteils (1 oder 9) kraftschlüssig fixiert ist und der oben liegende grubraum (Aufgußraum) vom unten liegenden Filtrat raum durch einen sandwichartig zwischen den beiden Gehäuseteilen (1,9) leckdicht einklemmbaren Flachfilterzuschnitt (16) getrennt sind.
2. 2. Druckfiltrationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb als i'##netrührzelle die vom Gehäuseoberteil (1) eingegrenzte freie Filterfläche des Flachfilterzuschnittes (16) durch einen lose aufliegenden Zuschnitt eines Gewebes (15), vorzugsweise eines extrodierten Gewebes aus monofilen Kurststoffäden mit einer Gewebestärke zwischen 100 und 140 nm, abgedeckt ist und dieses einen Abstandshalter für einen lose aufliegenden Magnetrührkern (15) bildet.
3. 3. Druckfiltrationsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbreiterte çtandflwoha. (all) des Gehäuseunterteils (9) zusätzlich durch einen flachen Fuß (22) aus Metall verbreitert und stabilisiert ist, welcher die Basis des Gehäuseunterteils (9) diametral gegenüberliegend U-förmig federnd umklammert.
4. 4. Druckfiltrationsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbreiterte Standfläche (11) des Gehäuseunterteils (9) zusätzlich durch einen flachen Fuß (18) aus Metall verbreitert und stabilisiert ist, welcher L-förnig die Basis (11) vollständig und das Gehäuseoberteil (1) axial teilweise übergreift und am vertikalen L-Schenkel (20') eine das Gehäuseoberteil (1) umgreifende ederklammer (19) aufweist.