DE4401601A1 - Topfförmiger Behälter für eine Vorrichtung zur Verdampfungsbehandlung oder Aufbereitung oder Analyse von Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, zur Verdampfungsbehandlung oder Aufbereitung oder Analyse von festen oder flüssigen Stoffen die Behandlung bei einem Unterdruck durchzuführen, um z. B. den Verdampfungspunkt zu senken und eine substanzschonende Behandlung zu erreichen.

In der WO/9322650 sind Behälter und Behälteranordnungen für die vorbeschriebenen Zwecke in verschiedenen Variationen beschrieben, wobei der Behälteranordnung eine mit deren Hohlraum verbundene Saugeinrichtung zugeordnet ist, mit der sich bei der Behandlung ein Unterdruck im Hohlraum erzeugen läßt.

Um die Abdichtung zwischen dem Behälter und dem Deckel einer vorliegenden Behälteranordnung zu gewährleisten oder zu verbessern, ist es bekannt, den Deckel gegen den Behälter zu spannen und zwar unmittelbar z. B. durch einen Schraubverschluß oder mittelbar durch eine Spanneinrichtung. Hierdurch läßt sich die Abdichtung zwar wesentliche verbessern, jedoch wird dadurch die Handhabung beim Öffnen und Schließen des Behälters erschwert, weil der vorhandene Verschluß beim Verschließen angebracht oder beim Öffnen gelöst werden muß.

Auch bei der aus der vorgenannten Druckschrift entnehmbaren Behälteranordnung sind solche Spannvorrichtungen in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben. Gemäß Fig. 1 dieser Druckschrift ist ein Deckelteil für den Behälter vertikal beweglich an einem Halter gehalten, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß in der unter dem Deckelteil befindlichen Position des Behälters das Deckelteil nach unten gegen den Behälter vorgespannt ist.

Da der Behälter einer vorliegenden Behälteranordnung oft aus der Vorrichtung zu entnehmen und wieder zurückzustellen ist, ist für diese Maßnahmen eine einfache, leicht und schnell durchführbare Handhabung gefordert, um ein leichtes und rationelles Arbeiten zu gewährleisten. Bei der Behälteranordnung gemäß der vorgenannten Druckschrift wird dies dadurch erreicht, daß der Behälter durch eine horizontale Bewegung aus einem Halter zu entnehmen und wieder zurückzustellen ist, wobei der Deckel des Behälters mit Halter verbunden ist und somit ein Teil des Halters ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behälteranordnung der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß eine verbesserte Abdichtung zwischen dem Behälter und dem Deckel erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Behälteranordnung ist zwischen dem Behälter und dem Deckel eine Lippendichtung angeordnet, die unter der Wirkung des Innendrucks, bei dem es sich um einen Unterdruck handelt, die Abdichtung selbsttätig verbessert.

In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die zu einfachen und kostengünstig herstellbaren Ausgestaltungen führen und sich für bestimmte Konstruktionen besonders eignen.

Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele und einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung, insbesondere zur Verdampfungsbehandlung von Stoffen mit einer erfindungsgemäßen Behälteranordnung in der Vorderansicht;

Fig. 2 einen Halter der Vorrichtung mit der Behälteranordnung im vertikalen Schnitt;

Fig. 3 die Einzelheit X in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 4 die Einzelheit X in einem anderen Funktionszustand;

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht eines Halters und einer Behälteranordnung in abgewandelter Ausgestaltung.

Die Hauptteile der Vorrichtung 1 sind ein vorzugsweise mit Mikrowellen wirksames Heizgerät 2 mit einem einen Heizraum 3 umschließenden Gehäuse 2a mit einer frontseitigen Tür 2b oder dgl., ein im Heizraum 3 angeordneter Halter 4, mit mehreren Stellplätzen 5 für Behälter 6, eine mit den Hohlräumen der Behälter 6 verbundene Saugeinrichtung 7 mit einem Kondensationskühler 8 in der Saugleitung 9, eine mit den Behältern verbundene Zuführungseinrichtung 11 mit Zuführungsleitungen 12 und eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung 13, die durch elektrische Steuer- und Signalleitungen mit dem steuerbaren Teilen der Vorrichtung 1 verbunden ist.

Der Halter 4 ist ein Drehteil mit einer unteren Drehplatte 14 und einer oberen Drehplatte 15, zwischen denen die Behälter 6 gehalten sind. Der Halter 4 kann im Sinne einer fortlaufenden Rotation oder auch einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung, vorzugsweise um etwa 360°, durch einen nicht dargestellten Antrieb angetrieben sein, der am oder im Boden des Heizraums 3 angeordnet ist. Die Drehplatten 14, 15 sind durch ein sich vertikal erstreckendes Verbindungsteil, hier ein Verbindungsrohr 17, fest miteinander verbunden, wobei sie das Verbindungsteil radial nach außen überragen, und zwischen sich eine gemeinsame Ringausnehmung 18 oder einzelne Ausnehmungen zur Aufnahme der Behälter 6 bilden. Vorzugsweise ist an der Oberseite der unteren Drehplatte 14 im Bereich jedes Stellplatzes 5 eine Führung 19 für den zugehörigen Behälter 6 vorgesehen, die eine radial nach innen verlaufende Bewegungsführung beim Einsetzen des Behälters 6 von der Seite her zwischen die Drehplatten 14, 15 vorgibt. Die Führung 19 kann durch eine Vertiefung 21 mit einer ebenen Grundfläche 21a gebildet sein, deren sich in Umfangsrichtung erstreckende Breite an die Breite des vorzugsweise zylindrischen Behälters 6 angepaßt ist.

Die Behälter 6 bilden jeweils mit einem Deckel 22 eine Behälteranordnung 23, wobei der Deckel 22 ein Teil des Halters 4 bzw. der oberen Drehplatte 15 ist und vorzugsweise etwas vertikal bewegbar am Halter gelagert ist sowie durch eine Kraft, insbesondere Federkraft gegen den Behälter 6 vorgespannt ist. Wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt, befinden sich die bei der vorliegenden Ausgestaltung in der Mehrzahl vorhandenen Deckel 22 oberhalb jedes Stellplatzes 5 an der Unterseite der oberen Drehplatte 15, an der sie durch ein Befestigungselement vertikal bewegbar gehalten sind, hier jeweils durch eine von oben in die Drehplatte 15 in ein Durchgangsloch eingesetzte Kopfschraube 24, die in ein Gewindeloch des zugehörigen Deckels 22 von oben eingeschraubt ist. Die Kopfschraube 24 ist nicht festgezogen, so daß zwischen dem Deckel 22 und der Drehplatte 15 ein Freiraum 25 vorhanden ist, wenn der Deckel 22 sich in seiner unteren Position befindet. Zwischen dem Deckel 22 und der Drehplatte 15 ist ein elastisches Federelement 26, hier ein Ring, angeordnet, das sich komprimieren läßt und den Deckel nach unten drückt. Eine der Führung 19 entsprechende Führung 19a mit einer Ausnehmung in der Unterseite des Deckels 22 kann auch am Deckel 22 angeordnet sein. Die Führung 19 kann auch in einem den Behälter 6 tragenden Fußstück 14a angeordnet sein, das auf der Drehplatte 14 befestigt ist.

Beim horizontalen Einschieben des Behälters 6 wird der Deckel 22 etwas hochgedrückt, so daß er mit der Vorspannkraft des Federelements 26 gegen den oberen Rand des Behälters 6 vorgespannt ist. Um das Einschieben zwischen der unteren Drehplatte 14 und dem Deckel 22 zu erleichtern, kann an der Einführungskante der Drehplatte 14 und/oder des Deckels 20 eine Anlaufschräge vorgesehen sein, die am Deckel 22 jedoch vor dessen Dichtfläche anzuordnen ist. An der Drehplatte 14 kann die Anlaufschräge 27 problemlos etwas tiefer hineinragen. Beim Fehlen einer Anlaufschräge läßt sich der Deckel 22 durch seinen oberen, etwas nach vorne gekippten Rand anheben, so daß der Behälter 6 auch auf diese Weise leicht und handhabungsfreundlich eingeschoben werden kann. Die untere Hubbegrenzung des Deckels 22 ist entsprechend zu bestimmen, so daß der Behälter 6 wie vorbeschrieben eingeschoben werden kann.

Die Saugeinrichtung 7 kann Saugleitungen in der Anzahl der Behälter 6 aufweisen, oder es kann auch eine gemeinsame Saugleitung 9 vorgesehen sein, die zu den Behältern 6 verzweigt, siehe Saugleitungszweige 9a. Diese gilt auch für die Zuführungsvorrichtung 11, die eine gemeinsame Zuführungsleitung 12 aufweisen kann, die mit Zuführungsleitungszweigen 12a zu den Behältern 6 verzweigt oder in der Anzahl der Behälter vorhandene Zuführungsleitungen aufweisen kann.

Für den Halter 4 kann ein rotierender Antrieb oder ein hin- und her wirksamer Schwenkantrieb vorgesehen sein. Im zweiten Fall kann die Leitungsverbindung für die Leitungen der Saugeinrichtung 7 und der Zuführungseinrichtung 11 durch eine Schlaufenbildung in den zugehörigen flexiblen Leitungen gewährleistet werden. Im ersten Fall ist eine Leitungs-Drehkupplung 28 erforderlich, die ein Drehen des mit dem Halter 4 verbundenen Leitungsteils bei Gewährleistung des Fluiddurchgangs gewährleistet. Eine Drehkupplung für die Zuführungsleitung 12 ist aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.

Bei der vorliegenden Ausgestaltung der Leitungs-Drehkupplung 28 ist die Leitungsverzweigung in die Drehkupplung 28 integriert. Die gemeinsame, an ein nicht drehendes Teil 28a der Drehkupplung 28 angeschlossene Saugleitung 9 ist durch einen Kanal mit einem Ringkanal 29 verbunden, von dem die Saugleitungszweige 9a radial nach außen abzweigen. Die Drehkupplung 28 ist im oberen Bereich der Behälter 6 im Verbindungsrohr 17 angeordnet, wobei die Saugleitungszweige 9a das Verbindungsrohr radial durchsetzen in die Deckel 22 erstrecken und jeweils als Winkelkanäle 9b vorzugsweise im Randbereich in den zugehörigen Hohlraum 31 der Behälter 6 münden. Die Verbindung ist durch einen flexiblen Schlauchabschnitt 9c gewährleistet.

In entsprechender oder vergleichbarer Weise kann auch die Leitungsverbindung der Zuführungseinrichtung 11 ausgebildet sein, von der in Fig. 2 nur ein Zuführungsleitungszweig 12a dargestellt ist, der den Deckel 22 von oben durchsetzt und sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel längs durch die Kopfschraube 24 und den Deckel 22 erstreckt und somit im Zentrum des Hohlraums 31 mündet.

Bei der Zuführungseinrichtung 12 kann es sich um eine solche zur Zuführung eines im Behälters 6 zu behandelnden Stoffes, z. B. eines zu verdampfenden Stoffes oder eines Reagenzstoffes oder eines Spülgases handeln. Eine solche Zuführungseinrichtung ist in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP93/01037 beschrieben. Auf diese Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen im vollen Umfang Bezug genommen. Es ist vorteilhaft, eine ggf. zweite, in den Hohlraum 31 des Behälters 6 mündende Zuführungseinrichtung 32 (Fig. 2) für ein Gas vorzusehen, die in Kombination mit der Saugeinrichtung 7 eine Gasspüleinrichtung 33 für den Hohlraum 31 bildet. Die zweite Zuführungseinrichtung 32 kann durch einen den Hohlraum 31 mit der Umgebung des Behälters 6 verbindenden Kanal 33 gebildet sein, der vorzugsweise den Deckel 22 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel winkelförmig durchsetzt, und dem vorzugsweise ein Ventil 34 zur Einstellung des Durchflußquerschnitts im Sinne einer Drossel oder zum Schließen und Öffnen des Kanals 33 zugeordnet ist.

Im Betrieb der Vorrichtung 1 werden gleiche oder unterschiedliche in den Behältern 6 eingegebene Probematerialien durch Mikrowellenbestrahlung erwärmt, wobei verdampfungsfähige Bestandteile, z. B. Flüssigkeiten, verdampfen. Durch Einschaltung der Saugeinrichtung 7 wird nicht nur ein Unterdruck in den Hohlräumen 31 erzeugt, dessen Größe von der Einstellung des Ventils 34 abhängig ist, sondern es werden auch bei aufgrund des Unterdrucks vermindertem Verdampfungspunkt entstehende Dämpfe abgesaugt, wobei der mit Strömungspfeilen 35 dargestellte Spülluftstrom in den Hohlräumen 31 erzeugt wird. Die aus dem Heizraum 3 angesaugte Spülluft kann durch kleine Öffnungen (nicht dargestellt) in den Heizraum umgebenden Gehäuse nachgesaugt werden. Es ist auch möglich, den oder die Kanäle 33 durch entsprechend den vorbeschriebenen Leitungsverbindungen angeordnete Zuführungsleitungen (nicht dargestellt) den Heizraum 3 durchsetzend mit der Umgebung der Vorrichtung 1 oder einer besonderen Gasquelle zu verbinden.

Im Rahmen der Verbindung ist es auch möglich, die Zuführungseinrichtung 11 als Spülgas-Zuführungseinrichtung zu benutzen. In einem solchen Fall kann die Zuführungseinrichtung 32 entfallen.

Alle im Heizraum 3 angeordneten Teile der Vorrichtung 1 bestehen aus einem mikrowellendurchlässigen Material, insbesondere Kunststoff. Lediglich im Bereich der Behälteranordnung 23 können Teile aus mikrowellenteilabsorbierendem Material vorgesehen sein, die aufgrund ihrer Erwärmung durch Mikrowellenbestrahlung zu einer mittelbaren Beheizung des im Behälter 6 zu behandelnden Stoffes beitragen. Bei der vorliegenden Ausgestaltung besteht der Behälter 6 aus Polytetrafluorethylen (PTFE/Teflon) oder Tetrafluormischpolymerisat (TFM). Der Deckel 22 kann aus dem gleichen Material bestehen.

Zwischen dem Behälter 6 und dem Deckel 22 ist eine Lippendichtung 36 angeordnet, deren Dichtungslippe 36a horizontal nach außen weist und an der zugehörigen Dichtfläche 37 anliegt. Die verhältnismäßig dünne und flexible Dichtungslippe 36a kann Unebenheiten an der Dichtungsfläche 37 ausgleichen und ergibt somit eine gute Abdichtung, wobei die Dichtungslippe durch den Unterdruck automatisch angesaugt wird.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist die Lippendichtung 36 am oberen Rand des Behälters 6 angeordnet, wobei die Dichtungslippe 36a den oberen Rand bildet und mit ihrer horizontalen Oberfläche 38 an der Dichtfläche 37 anliegt. Die Länge der Dichtungslippe 36a entspricht vorzugsweise der Dicke der Umfangswand 6a des Behälters 6, wobei sie durch eine Außenumfangsnut 39 in der Umfangswand 6a gebildet ist. Die vertikale Breite der Außenumfangsnut 39 ist vorzugsweise kleiner bemessen als ihre Tiefe, und sie beträgt vorzugsweise wenige mm, z. B. etwa 1 bis 3 mm, um die Umfangswand 6a im Bereich des Dichtungslippenfußes ausreichend stabil zu halten. Die horizontale Dicke d des Dichtungslippenfußes 36b ist dicker bemessen als die vertikale Dicke der Dichtungslippe 36a und die Breite der Außenumfangsnut 39. Die innere Umfangskante ist geringfügig gebrochen oder gerundet. Dies gilt auch für die obere Kante am freien Ende der Dichtungslippe 36a. Der Grund der Außenumfangsnut 39 ist vorzugsweise gerundet.

Die Abdichtungsfunktion der Dichtungslippe 36a ist insbesondere am Beginn einer Absaugungszeit von Bedeutung. Wenn die Saugeinrichtung 7 eingeschaltet wird, baut sich der Unterdruck im Behälter 6 langsam auf, wobei der Deckel 22 aufgrund des noch geringen Unterdrucks mit nur einer kleinen Kraft gegen den Behälter 6 gezogen wird. Dabei kann z. B. auf Unebenheiten oder Beschädigungen der Dichtfläche 37 Falschluft in den Behälter 6 einströmen, die die Erzeugung des Unterdrucks beeinträchtigt oder zumindest verzögert. Beim Vorhandensein der erfindungsgemäßen Dichtungslippe 36a erfolgt dagegen bereits bei geringem Unterdruck eine gute und sichere Abdichtung, da die flexible Dichtungslippe 36a bereits bei geringen Unterdruckkräften sich an die Dichtfläche 37 anliegt.

Wenn der Unterdruck weiter zunimmt und der Deckel 22 mit einer größeren Kraft gegen den Rand des Behälters 6 gezogen wird, kann es sein, daß der Dichtungslippenfuß 36b etwas zusammengepreßt wird und die Dichtungslippe 36a nach unten gekippt wird, wie es Fig. 4 verdeutlicht. In diesem Stadium ist aufgrund des verhältnismäßig großen Unterdrucks und der Flächenpressung zwischen dem Deckel 22 und dem Behälter 6 die Abdichtung gewährleistet, so daß durch das Abheben der Dichtungslippe 36a von der Dichtfläche 37 die Abdichtung nicht beeinträchtigt wird.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 5 ist die Lippendichtung 36 in spiegelbildlicher Anordnung am Deckel 22 ausgebildet, wobei die gleiche verbesserte Dichtungsfunktion erreicht wird. Bei dieser Ausgestaltung ist die Führung 19a vorzugsweise nicht vorhanden, und außerdem ist der Deckel 22 aus einem so weichelastischen Kunststoff herzustellen, daß die Flexibilität der Dichtungslippe 36a gewährleistet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, Behälter 6 aus harten oder spröden Werkstoffen, insbesondere Glas oder Keramik zu verwenden. In diesem Falle ist die Dichtfläche 37 durch die ebene Stirnfläche der Umfangswand 6a gebildet.

Claims (13)

1. Topfförmiger Behälter (6) zur Aufnahme von festen oder flüssigen Stoffen, insbesondere Probematerial, vorzugsweise für eine Vorrichtung (1) zur Verdampfungsbehandlung oder Aufbereitung oder Analyse der Stoffe, mit einem insbesondere durch Mikrowellenbestrahlung wirksamen Heizgerät (2) und einem Halter (4) für wenigstens einen Behälter (6) im Heizraum (3), wobei dem Behälter (6) ein Deckel (22) zugeordnet ist und eine Saugeinrichtung (7) vorgesehen ist, deren Saugleitung (9) mit dem Innenraum (31) des Behälters (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Behälter (6) und dem Deckel (32) eine Lippendichtung (36) angeordnet ist, deren Dichtungslippe (36a) nach außen weist.

2. Topfförmiger Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung (36) am Behälter angeordnet ist.

3. Topfförmiger Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung (36) am Deckel (22) angeordnet ist.

4. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung (36) einteilig am Behälter (6) oder Deckel (22) angeformt ist.

5. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung (36) durch eine Außenumfangsnut (39) in der Umfangswand (6a) des Behälters (6) oder in der Umfangsfläche des Deckels (22) gebildet ist.

6. Topfförmiger Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Außenumfangsnut (39) etwa 1 bis 3 mm beträgt.

7. Topfförmiger Behälter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Tiefe der Außenumfangsnut (39) bestimmte Dichtungslippenfuß (36b) in seiner Abmessung (d) größer bemessen ist als die Dicke der Dichtungslippe (36a) und/oder die Breite der Außenumfangsnut (39).

8. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kunststoff besteht, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE/Teflon) oder Tetrafluormischpolymerisat (TFM).

9. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) aus Glas, Quarz oder Keramik besteht.

10. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) horizontal zwischen dem Deckel (22) und einem den Behälter (6) untergreifenden Teil des Halters (4) einschiebbar und wieder herausziehbar ist.

11. Topfförmiger Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung für den Behälter (6) vorgesehen ist, die vorzugsweise durch eine im Halter (4) und/oder im Deckel (22) ausgebildete Ausnehmung (19, 19a) oder Nut gebildet ist.

12. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (9) der Saugeinrichtung (7) den Deckel (22) durchsetzt.

13. Topfförmiger Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (4) durch einen Antrieb drehbar oder schwenkbar ist und vorzugsweise mehrere Behälter (6) verteilt im Halter (4) angeordnet sind.