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Vorrichtung zum Erhitzen von Stoffen in einem Flüssigkeitsbad, insbesondere
für Laboratoriumszwecke
Die Ertindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen voll
@n Stoffen in einem Flüssigkeitsbad. insbesondere für Laboratoriumszwecke. Sie bezweckt,
eine solche Vorrichtung zu schaffen, die sich gegenüber den bisher üblichen NVasser-,
²l-undLuftbädern i nsbeson dere durch eine erhebl ichgünstigere Ausnutzung der aufgewendeten
Wärme sowie einen gleichmäßigeren Verlauf des Erhitzungsvorganges auszeichnet.
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Die bisher i 10 1 Laboratorien verwendeten Flüssigkeits- insl>esondere
Wasserbäder hestehen aus einem Flüssigkeitsbehälter. der durch eine Flamme oder
auf elektrischem Wege beheizt wird und einen aus ineinanderpaswsenden konzentrischen
Ringen bestehenden Deckel aufweist, auf den der die zu erwärmende Substanz, beispielsweise
eine abzudampfende Flüssigkeit, enthaltende Behälter nach Schaffung der notwendigen
Öffnung durch Entfernung eines oder mehrerer Ringe, wie dieses bei Kochherden usw.
üblich ist, aufgesetzt wird.
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Die Übertragung der Wänme von dem Bad auf das zu erhitzende Gefäß
erfolgt hierbei immer lediglich durch Erwärmung des Gefäßbodens, unter Umständen
auch noch eines geringen Teils der Gefäßwände, mit einem sehr großen Wärmeaufwand
unter durch diese Art der Erwärmung bedingter langvv-ieriger Dauer des ganzen Prozesses.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch
vermieden, daß die zu erwärmenden Gefäße während des Erwärmungsvor-
ganges
in so weit in die Badflüssigkeit eingetauchtern Zustand gehalten werden, daß die
Wärme von der Badflüssigkeit nicht nur über den Gefäßhoden, sondern auch durch die
Seitenwandungen auf den Inhalt übertragen wird.
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Zu diesem Zwecke wird in der Badflüssigkeit eine in bezug auf ihre
Höhenlage verstellbare Tragplatte angeordnet, auf welche die zu erwärmenden Gefäße
aufgesetzt werden. Die Höhenlage dieser vorzugsweise durchbrochenen lzw. ro startig
ausgebildeten TragE) latte kann beispielsweise durch an der Außenwand des Badgefäßes
angeordnete Gegengewichte eingestellt werden, die über über Rollen laufende Drähte
mit ihr verbunden sind, und zwar zweckmäßig so, daß die Gefäße bis etwa zum Niveau
ihres Inhalts in die Badflüssigkeit einsinken.
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Gem:iß der vorzugsweisen Nusführungsforin der Erfindung wird die
Tragplatte jedoch durch einen Schwimmkörper gebildet. der beispielsweise an vertikalen
Fühnungen in dem die Badflüssigkeit enthaltenden Behälter gleiten kann und der hinsicht-1
ich seines spezifischen Gewichtes so ausbalanciert ist, daß er unter dem Gewicht
der darauf aufgesetzten Gefäße gerade bis zu dem entsprechenden Niveau einsinkt.
Die Schwimmfähigkeit der 1 <latte kann dadurch erzielt werden, daß sie aus einem
Alaterial von entsprechend niedrigem spezifischen Gewicht besteht oder daß sie hohl
ausgebildet ist. im Verlauf des Abdampfvorganges vcrriiigert sich das Gewicht der
auf die platte aufgesetzten Gefäße. so daß die Platte und damit die Gefäße allmählich
in dem Maße, in dem sich der Flüssigkeitsspiegel in diesen senkt, aufschwimmen,
jedoch immer nur so weit, daß die Gefäße auch an ihren Seitenwandungen von der Badflüssigkeit
umspült werden, l>is der Abdampfvorgang beendet ist. Um den Spiegel der Badflüssigkeit
konstant zu halten, ist in an sich bekannter Weise eine Niveauhaltung vorgesehen.
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Durch die neuartige Anordnung wird also erreicht, daß nicht wie bei
den bekannten Vorrichtungen lediglich die Böden der Abdampfgefäße, günstigstenfalls
um einige Grade niedriger, als es dem Siedepunkt der Badflüssigkeit entspricht,
erhitzt werden, sondern die Wärmeübertragung auch auf die Gefäßwände erfolgt, und
zwar statt allenfalls durch die Flüssigkeitsdämpfe in wesentlich günstigerer Weise
durch die Flüssigkeit unmittelbar.
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Soweit die Gefäßwände aus der Flüssigkeit herausragen, werden sie
von den Badflüssigkeitsdämpfen immer noch wesentlich wirksamer umspült, so daß an
den Innenwänden der Abdampfgefäße nun nicht mehr eine Kondensation und ein Zurückfließen
der Abdampfflüssigkeit stattfindet, wie dies der Fall ist, wenn die Gefäßwände vollständig
der Luft und damit der Raumtemperatur ausgesetzt sind. Der ganze Vorgang vollzieht
sich wesentlich schneller und uter erheblichen Ersparnissen an Wärme und Abdampfflüssigkeit.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Badgefäß zweckmäßig
mit einem abnehmbaren Deckel von vorzugsweise Glockenform versehen, so daß die Wärme
sich innerhalb des hierdurch geschaffenen Raumes in l>esonders vorteilhafter
Weise zusammenballt. Wenn dieser Deckel nicht aus Glas besteht, so wird in ihm zweckmäßig
eine Schauöffnung vorgesehen, die die ständige Beobachtung der Abdampfgefäße ermöglicht.
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Durch luftdichtes druckdichtes Aufpassen dieses Deckels auf das Gefäß,
beispielsweise durch Verbreiterung und Planschleifen der aufeinander aufliegenden
Randflächen und Zwischenschaltung einer Gummidichtung, gegebenenfalls auch Verschraubung,
läßt sich, der Badflüssigkeitsbehälter druckdicht machen rund so ein Arbeiten unter
erhöhtem oder verringertem Druck ermoglichen bei einer gegenüber dem Siedepunkit
der Badtemperatur unter atmosphärischem Druck erhöhten oder verringerten Temperatur.
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Im ersteren Fall muß selbstverständlich ein Sicherheitsventil für
die Regelung bzw. Begrenzung des Drucks sowie für die Abführung der Dämpfe aus der
Bad- und Abdampfflüssigkeit vorgesehen werden. Ferner müssen N'orkehrungen getroffen
werden, um den Ersatz der Badflüssigkeit durch Einführung neuer Badflussigkeit unter
Druck ermöglichen zu können.
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Der Deckel des Badgefäßes kann in weiterer Ausbildung der Erfindung
an seiner oberen Spitze an einem Rückflußkühler aiigeschlossen bzw. mit einem solchen
ausgerüstet sein. durch welchen die Dämpfe, die aus der Bad- und Abdampfflüssigkeit
hochsteigen, kondensiert werden. um mit dem Ergebnis einer erheblichen Verringerung
des Verbrauchs an Badflüssigkeit an dem Deckel und den Wandungen des Badgefäßes
in dieses zurückzufließen.
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Alternativ kann die Abführung der Dämpfe mit Hilfe einer Vakuum-
oder Wasserstrahlspritze erfolgen, deren Ansaugstutzen mit einem oberhalb des höchsten
Flüssigkeitsstandes im Badgefäß older in dem Deckel angebrachten Stutzen verbunden
ist.
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Diese Anordnung ermöglicht die Durchfürung des Abdampfprozesses im
Vakuum, wobei infolge der eintretenden Erniedrigullg des Siedepunktes, oder Badflüssigkeit
sich einerseits zwar entsprechend niedrigere Temperaturen im Badraum ergeben, andererseits
aber wegen der Verringerung des Partial, druckes der Abdampfflüssigkeit eine weitere
Beschleunigung des Abdampfens erfolgt Wird schließlich zwischen Badgefäß uiid Vakuumquelle
ein Kuhler eingeschaltet, so können durch diesen die Dämpfe kondensiert und gegebenenfalls
unter Fraktioioieruiog derselben zurückgewonnen werden. In <1 diesem Z Zusammenhang
kann der Deckel des Badgefäßes mit einem Destillationsaufsatz oder Rückflußkühler
ausgerüstet werden, so daß sich im Ergebnis eine neue Destillations-bzw. Vakuum-Destillations-Vorrichtung
ergibt, bei welcher die Erhitzung nicht, wie bei den bekannten, diesem Zweck dienenden
Vorrichtungen unmittelbar, sondern indirekt durch die Badflüssigkeit und damit gleichmäßiger
und mit regelbarer Temperatur erfolgt. Der Einbau einer selbständigen 'lemperaturregelungermöglicht
nicht nur ein Arbeiten l)Ci der Siedetemperatur der jeweiligen Bad-
flüssigkeit,
sondern auch bei jeder gewünschten Temperatur unterhalb desselben unter jeweiligem
automatischem Ein- und Ausschalten der Wärmequelle.
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Wird statt eines Kühlers bekannter Bauart ein solcher mit angebauter
Wasserstrahlpumpe verwendet, in der Weise, daß das Kühlwlasser des Kühlers nach
dem Verlassen derselben unmittelbar als Betriebswasser für die Pumpe dient und diese
also die Dämpfe aus dem Badraum unter gleichzeitiger Kondensation absaugt, so werden
Iderart die Bad- und Abdampfflüssigkeiten gemeinsam zurückgewonnen, tind das Gelmisch
derselben kann über die Niveauhaltung wieder Idem Bad zugeführt werden, so daß ein
Kreislauf der Badflüssigkeit stattfindet und nach erstmaliger Füllung überhaupt
keine neue Zufuhr an solcher erforderlich wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Kühlerkrempe so hoch angeordnet,
daß das Kondensat unter Zwischenschaltung eines Reservoirs in das Gefäß der Niveauhaltung
einfließen kann. Hierbei ergibt die Vermischung der Badflüssigkeit mit einem koiidensierten
Gemisch von Bad- und Abdampfflüssigkeit, wenn, wie vielfach beide nicht in ihren
chemischen Zusammensetzungen übereinstimmen, eine allmähliche Änderung der Zusammensetzung
und damit des Siedepunktes der Badflüssigkeit mit dem Fortschreiten des Abdampfprozesses
infolge ihrer fortlaufenden Anreicherung beispielsweise mit Säurekondensat, durch
welche Junter Umständen die Abdampfgeschwindigkeit in vorteilhafter Weise beeinflußt
wird.
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Der Gruiidgedanke der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Anwendungszwecke beschränkt. Sie erstreckt sich beispielsweise auch auf die Verwendung
eines Schwimmgefäßes statt der Schwimmplatte, welches in der gleichen Weise in in
tlas Bad eingetauchtem Zustande gehalten wird, d. h. also die unmittelbare Kombination
der Schwimmplatte mit dem darauf stehenden Gefäß zu einem Ganzen. Eine in solcher
Weise ausgebildete Vorrichtung kann l>eispielsweise als Luftbad, Trockenschrank,
Brutschrank O. dgl. verwendet werden. Sie kann vorzugsweise so ausgebildet sein,
daß das obere Ende des Schwimmgefäßes durch den Deckel des Bades hindurch nach außen
geführt ist.
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Weitere beispielsweise Anwendungsmöglichkeiten von grundsätzlich
in der beschriebenen Weise ausgebildeten Vorrichtungen sind die als Instrumentenkocher
für medizinische Zwecke unter Ausrüstung der Schwimmplatte mit aus der Badflüssigkeit
herausragenden Griffen, als Hochdrucksterilisator u. a. m.
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In den Abbildungen ist unter Weglassung aller im Sinne der obigen
Beschreibung wahlweise anzuortlnenden zusätzlichen Einrichtungen, die Vorrichtung
nach der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar stellt Al)b. I einen
Vertikalschnitt durch ein Wasserbad nach der Erfindung mit Schwimmplatte, gemäß
dem Ausführungsbeispiel ohne Deckel, Abb. 2 ebenfalls im Vertikalschnitt ein solches
Wasserbad mit Deckel und den Anschlüssen für einen Rückflußkühler oder eine Wasserstrahlpumpe
dar; Abb. 3 zeigt ebenfalls im Vertikal schnitt eine Anwendungsmöglichkeit des Grundgedankens
der Erfindung bei einem Trocken- und Brutschrank oder Sterilisator.
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In den abbildungen ist mit a das Badgefäß, das die Badflüssigkeit
b enthält, bezeichnet. In dieser schwimmt in Führungen d idiie Schwimmplatte c,
die rostartig durchbrochen ist. Zur Unterstützung der Führung können noch Führungsringe
e an den metallenen Führungsstangen d angebracht werden.
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Auf Ider Platte d stehen Idas oder die Abdampfgefäße f, in denen sich
die abdampfende Flüssigkeit g befindet. Mit lt ist die Niveauhaltevorrichtung mit
dem Ablauf i bezeichnet, die am unteren Ende des Badgefäßes angeschlossen iist.
k ist der haubenartige Deckel mit einem Tubus I, an den der Rückflußkühler oder
die Wasserstra'hlpumpe angeschlossen werden kann. Mit m ist die Deckelverschraubung
mit Dichtung bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 ist das Schwimmgefäß n an seinem
Boden mit einem Hohlraum o ausgerüstet, der es in dem gewünschten Grade schwimmfähilg
macht. Das Gefäß ist mit seinem oberen Rand durch den Deckel k des Badflüssigkeitsbehälters
a hindurchgeführt.
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Selbstverständlich stellen die dargestellten Ausführungsformen der
Erfindung nur Beispiele von zahlreichen möglichen, dar. Sie können in verschiedener
Weise abgeändert werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.