DK149974B - Fremgangsmaade og apparat til indfoering af doserede vaeskevolumener i en beholder under tryk - Google Patents

Description

169974

Den foreliggende opfindelse angår indføringen af væsker i beholdere under tryk. Opfindelsen er specielt, men ikke udelukkende anvendelig ved indføringen af udmålte mængder af et additiv, f.eks. et næringsstof i en fermentationsbeholder.

5 Et formål med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde til indføring af små udmålte volumener af et væskeformigt additiv fra et reservoir ved atmosfærisk tryk og i en fermentationsbeholder under tryk med stor nøjagtighed. Ved "lille" forstås mængder i området fra 0,4 til 10 ml. Trykket i beholderen kan være af størrelsesordenen 3 10 bar.

I overensstemmelse med opfindelsen tilvejebringes der et apparat til indføring af udmålte volumener af væske i en beholder under et højere tryk, hvilket apparat omfatter et centralt opmålings- og udtømningskammer (herefter benævnt "udtømningskammeret"), der er 15 placeret mellem og forbundet i serie med et indløbskammer og et udstrømningskammer, en udtømningsport i udtømningskammerets indløbskammerende og en trykudligningsport i udtømnings kammerets anden ende, hvilke kamre er indrettet til at tilvejebringe en jævn passage af væske uden afbrydelser, idet indløbs- og udstrømningskamrene har 20 henholdsvis indløbs- og udstrømningsporte, som hver styres af ventildele, samt en ventildel, der styrer udtømningsporten, og en ventildel, der styrer trykudligningsporten, hvilket udstrømningskammer er i stand til at tilbageholde væske i sig ved grænsefladespænding, når der udtømmes væske fra udtømningskammeret. I én foretrukken udfø-25 relsesform har udstrømningskammeret et cirkulært tværsnit og en diameter, der ikke er større end 5 mm, fortrinsvis 3 mm.

Der kan opnås fleksibilitet i valg af størrelsen af den opmålte mængde, der afgives, ved at konstruere det centrale udtømningskammer som flere delkamre (som kan have forskellige tværsnitsarealer og/eller 30 længder), der indbyrdes er forbundet i serie, og som hver har sin egen ventildel og udtømningsport.

Ventildelene drives fortrinsvis af elektriske solenoider styret af et tidsfastsættelsesapparat.

2 149974

Dersom det ønskes, kan apparatet være forsynet med flere ventilkamre, der hver har to hovedporte, som fører ud fra ventil kammeret i modsatte retninger, samt en ekstra port, der styres af en ventildel, et indløbsventilkammer, der har en hovedport, som er forbundet med 5 hovedporten i én ende af rækken af kamrene, og en indløbsport, som styres af en ventildel, samt et udstrømningsventilkammer, der har en hovedport, som er forbundet med hovedporten i den anden ende af rækken af kamrene, og en udstrømningsport, der styres af en ventildel, idet hovedportene i de forskellige ventilkamre er forbundet med 10 hinanden, så at de med ventilkamrene og ventildelene tilvejebringer en jævn passage af væske uden variationer eller afbrydelser, hvilket udstrømningskammer er i stand til at tilbageholde væske i sig ved grænsefladespænding, når der afgives væske fra udtømnings kammeret, idet hver af ventildelene drives af en elektrisk solenoide styret af et 15 elektrisk tidsfastsættelsesapparat.

De forskellige kamre og porte kan i stedet være anbragt i en enkelt blok.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer også et fermentationsapparat, der indeholder en fermentationsbeholder, et reservoir til et 20 væskeformigt additiv, som skal tilføres til fermentationsbeholderen, samt et indføringsapparat ifølge opfindelsen, hvilket indføringsapparat er konstrueret således, at udstrømningskammeret er placeret over udtømningskammeret, at indløbskammeret er placeret under udtømningskammeret, at udstrømningsporten fører fra udstrømningskamme-25 rets øverste ende og til reservoiret, at indløbsporten fører ind i indløbs kammerets nederste ende fra reservoiret, at udtømningsporten fører fra udtømnings kammerets nederste ende og til fermentationsbeholderens øverste ende, og at trykudligningsporten fører til udtømningskammerets øverste ende og er forbundet med fermentationsbehol-30 derens øverste del.

Det centrale udtømningskammer kan være sammensat af flere del kamre hver med sin egen udtømningsport, der styres af en ventildel. Disse delkamres udtømningsporte kan være forbundet til en fælles manifold, der fører til fermentationsbeholderen. De forskellige ventildele kan 149974 3 drives af elektriske solenoider, som, dersom det ønskes, styres af et tidsf astsættel sesappa rat.

Opfindelsen tilvejebringer også en fremgangsmåde, ved hvilken ind-føringsapparatet anvender de til indføring af et udmålt volumen af en 5 væske fra et reservoir og i en beholder med et højere tryk, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: åbning af udstrømningsporten, medens alle andre porte er lukkede for dermed at tillade udslip af gas, så at trykket i kammeret udlignes til trykket i reservoiret, åbning af indløbsporten til ind løbs kammeret for at tillade passage af 10 det væskeformige additiv fra reservoiret og til bunden af anlægget, medens gassen kan fortsætte med at strømme ud fra udstrømningskammerets udstrømningsport, så at der stiger væske op gennem kamrene, indtil disse er helt fyldt med væske, efterfølgende lukning af udstrømningsporten og indløbsporten, åbning af trykudligningspor-15 ten og udtømningsporten for dermed at tillade, at der kan strømme væske fra udtømningskammeret og ind i beholderen, medens der tilbageholdes væske i udstrømningskammeret ved grænsefladespænding og i det nederste kammer, og derefter, når udtømningskammeret er helt tømt, lukning af trykudligningsporten og udtømningsporten.

20 Dersom det ønskes, kan fremgangsmåden udøves ved brug af et apparat, i hvilket udtømningskammeret er sammensat af flere delkamre, som hver har sin egen udtømningsport. Der kan udtømmes væske fra én enkelt udvalgt eller flere af disse delkamre efter ønske, så at det opmålte volumen, der indføres, kan varieres.

25 Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 og 2 hver viser et fermentationsapparat og fig. 3 og 4 et snit gennem alternative indføringsapparater.

Det i fig. 1 viste apparat omfatter en fermentationsbeholder 1, et 30 reservoir 2 med sterile udluftningsorganer (ikke vist) og til væske samt et indføringsapparat, som under ét benævnes D. Fermentationsbeholderen kan indeholde et fermentationssubstrat, og reservoiret kan indeholde en væske såsom vand eller et næringsstof, der kan være en opløsning af salte eller sukker, en passende olie eller en fin suspen- 4 U9974 sion. Beholderen 1 kan være på et tryk på ca. 3 bar, medens reservoiret 2 kan være på atmosfærisk tryk. Den foreliggende opfindelse vedrører organerne til indføring af væsken i beholderen 1. Indfø-ringsapparatet D, der er vist i fig. 1, omfatter tre kamre 3, 4 og 5.

5 Disse tre kamre er placeret i serie oven på hinanden. Det nederste kammer 5 er et indløbskammer, det centrale kammer 4 er et opmålings- og udtømningskammer, og det øverste kammer 3 er et udstrømningskammer. En ventildel 6 styrer en udstrømningsport i toppen af udstrømnings kammeret 3, som via en ledning 7 er forbundet til reser-10 voiret 2. En ventildel 8 styrer en port i den nederste ende af indløbskammeret 5, der er forbundet til reservoiret 2 via en tilførselsledning 9. Indgangen til tilførselsledningen 9 fra reservoiret er på et lavere niveau end indgangen til ledningen 7. Følgelig tilføres væsken til indføringsapparatet via indløbsporten i bunden af apparatet. Ud-15 tømningskammeret 4 har en øverste trykudligningsport, der styres af en ventildel 10, som er forbundet med beholderen 1 via en ledning 11, og har desuden en udtømningsport, der styres af en ventil 12, som er forbundet med beholderen 1 via en ledning 13. Kammeret 4 har et volumen, der er lig med den opmålte væskemængde (herefter be-20 nævnt "et skud"), der er beregnet til .at blive indført i beholderen 1.

Kamrene 3, 4 og 5 er anbragt således, at de sammen tilvejebringer jævn passage for væske, hvilken passage er fri for trin eller udsparinger. Tværsnittet af passagen i kammeret 3 har sådanne dimensioner, at der vil blive tilbageholdt væske i kammeret ved grænseflade-25 spænding, medens der afgives væske fra kammeret 4.

De forskellige ventilorganer er indrettet til at lukke lufttæt ved arbejdstryk på f.eks. 3 bar. Ventilorganerne styres ved hjælp af elektriske solenoider, der er forbundet til et passende tidsfastsættelsesapparat T, så at de drives i en ønsket rækkefølge. De for-30 skellige ventilorganer er i stand til at arbejde under sterile forhold, og anlægget kan steriliseres in situ ved hjælp af damp med et tryk ubetydeligt over 1 bar, f.eks. 121°C ved 1,034 bar.

Et skud væske indføres i beholderen 1 ved drift af anlægget på følgende måde: 149974 5

Til at begynde med er alle anlæggets ventildele i en stilling, hvor de tilhørende porte er lukkede. Ved begyndelsen af en cyklus åbner den øverste ventildel 6 (alle de andre ventildele er lukkede), så at ekspanderende gas kan undslippe fra anlægget og til reservoiret. Dette 5 reducerer trykket i anlæget til trykket ved væskespejlet i reservoiret. Ventildelen 8, der styrer indløbsporten, åbnes derefter, så at der løber væske fra reservoiret gennem ledningen 9 og ind i indløbskammeret 5. Under dette fortsætter gassen med at strømme til reservoiret gennem udstrømningsporten, der styres af ventildelen 6, og 10 væsken stiger op gennem anlægget. Når anlægget er fyldt med væske, lukker ventildelene 6 og 8 på gastæt måde. Derefter drives ventildelene 10 og 12 for åbning af deres tilhørende porte, så at der kan udtømmes væske fra kammeret gennem ledningen 13 og ind i beholderen 1. I løbet af tidsrummet for denne udtømning holdes der væske i 15 udstrømnings kammeret 3 ved grænsefladespænding. Når udtømningen er blevet afsluttet, lukker ventildelene 10 og 12 og lader anlægget forblive på fermentationsbeholderens tryk. Denne følge kan derefter gentages. De forskellige ventildele styres af elektriske solenoider, som er forbundet til tidsfastsættelsesenheden T.

20 Fig. 2 viser et modificeret apparat, i hvilket udtømningskammeret er sammensat af delkamre 4a - 4d. En trykudligningsport, der styres af ventildelen 10, fører ind i toppen af det øverste delkammer 4a. Hvert delkammer har en udtømningsport, der styres af ventildele 12a -12d, som fører til en fælles manifold 14, der er forbundet til beholderen 1 25 via ledningen 13.

De forskellige delkamre 4a - 4d kan have forskellige volumener. Dette anlæg muliggør udtømning af skud med forskellige volumener, dersom det ønskes. F.eks. for at opnå det størst mulige skud flyttes bund-ventildelen 12d til den åbne stilling, og alle de andre ventildele 12a 30 -12c lukkes, når en udtømning ønskes. Til det mindst mulige skud åbnes den øverste ventildel 12a, og alle de andre ventildele 12b -12d lukkes.

Som det fremgår af fig. 3, kan apparatet opbygges af flere ventillegemer 15. Hvert af de centrale ventillegemer 15 har et kammer 16 149974 6 med to modstående hovedporte 17, der fører ind i kammeret, og som er forbundet med naboventillegemernes hovedporte. En ekstra port 18 står i forbindelse med hvert ventilkammer 16 og er forbundet med en ventildel 19. Et indløbskammer 20 har en hovedport 21, der står i 5 forbindelse med hovedporten 17 i den ene ende af rækken af kamre.

Et udstrømningskammer 22 har en hovedport 23, der står i forbindelse med hovedporten 17 i den anden ende af rækken af kamre. En indløbsport 24 fører ind i indløbs kammeret 20 og har en ventildel 25. En udstrømningsport 26, der har en ventildel 27, fører ud fra udstrøm-10 ningskammeret 22. Alle ventildelene kan forskydes med elektriske solenoider. Alle ventil kamrene og ventildelene er indrettet til at tilvejebringe en fælles, jævn strømningspassage for væske uden trin eller udsparinger. Udstrømningskammerets tværsnitsareal har sådanne dimensioner, at der tilbageholdes væske i kammeret ved grænseflade-15 spænding, når der udtømmes væske fra udtømnings kammeret.

Fig. 4 viser en modifikation af det i fig. 3 viste apparat, hvor appa-ratet i stedet for at være opbygget af en række separate ventillegemer er fremstillet af en enkelt blok. I figuren har porte svarende til de i fig. 3 viste porte de samme henvisningsbetegnelser. I den i fig.

20 4 viste konstruktion strækker et enkelt separat kammer 16 sig gennem en blok 28. Indløbsporten 24 fører ind i kammeret 16's nederste ende, og udstrømningsporten 26 fører ud fra kammeret 16's øverste ende.

Flere porte 18 strækker sig fra kammeret 16 og tjener som udtømningsporte. En ekstra tilsvarende port 29 udgør en trykudlignings-25 port. Alle portene 18 og 29 er forbundet med ventildele 19, der kan forskydes ved hjælp af elektriske solenoider. Det centrale kammer 16 samt ventildelene 19, 25 og 27 er indrettet til at tilvejebringe en jævn strømningspassage for væske og har ikke trin eller udsparinger.

Den del af det centrale kammer 16, der er placeret mellem udstrøm-30 ningsporten 26 og trykudligningsporten 29, udgør et udstrømningskammer, der har et sådant tværsnitsareal, at der tilbageholdes væske i denne del af kammeret ved grænsefladespænding, når der afgives væske gennem portene 18.

Claims (7)

149974

1. Apparat til indføring af udmålte volumener af væske i en beholder under et højere tryk, kendetegnet ved, at apparatet omfatter et centralt udtøm-5 ningskammer, der er placeret mellem og forbundet i serie med et indløbskammer og et udstrømningskammer, en udtømningsport i udtømningskammerets indløbskammerende og en trykudligningsport i udtømnings kammerets anden ende, hvilke kamre er indrettet til at tilvejebringe en jævn passage for væske uden afbrydelser, idet ind-10 løbs- og udstrømningskamrene har henholdsvis indløbs- og udstrømningsporte, som hver styres af ventildele, samt en ventildel, der styrer udtømningsporten, og en ventildel, der styrer trykudligningsporten, hvilket udstrømningskammer er i stand til at tilbageholde væske i sig ved grænsefladespænding, når der udtømmes væske fra 15 udtømningskammeret.

2. Apparat ifølge krav 1, kendeteg n et ved, at udtømningskammeret er sammensat af flere delkamre, der indbyrdes er forbundet i serie, og som hver har sin egen ventildel og udtømningsport.

3. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at udstrømningskammeret har et cirkulært tværsnit med en diameter på ikke mere end 5 mm.

4. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at udstrømningskammeret har et cirku-25 lært tværsnit med en diameter på 3 mm.

5. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendeteg n et ved, at udtømningskammeret omfatter flere ventilkamre, der hver har to hovedporte, som fører ud fra ventilkammeret i modsatte retninger, samt en ekstra port, der styres af en 30 ventildel, idet alle ventilkamrene er forbundet i serie med hinanden, at indløbskammeret er et ventilkammer, der er indrettet med en hovedport, som er forbundet med hovedporten i den ene ende af udtømningskammeret, og har en ekstra port, der tjener som indløbsport, U9974 og at udstrømningskammeret er et tilsvarende ventilkammer, der har en hovedport, som er forbundet med hovedporten i den anden ende af udtømnings kammeret, og har en ekstra port, der tjener som en udstrømningsport.

6. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendeteg n et ved, at det omfatter et enkelt legeme med et centralt kammer, en indløbsport, der fører ind i en ende af det centrale kammer, en udstrømningsport, der fører fra den anden ende af det centrale kammer, flere udtømningsporte, der fører fra det 10 centrale kammer på steder mellem indløbs- og udstrømningsportene, en trykudligningsport, der fører fra det centrale kammer på et sted mellem udstrømningsporten og udtømningsportene, samt flere ventildele, af hvilke én er forbundet med hver af portene.

7. Fermentationsapparat omfattende en fermentationsbeholder, et 15 reservoir for et væskeformigt additiv, der skal tilføres til fermentationsbeholderen, samt et apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav til indføring af udmålte volumener af additivet fra reservoiret og i beholderen, kendetegnet ved, at indføringsapparatet er placeret såle-20 des, at udstrømningskammeret er placeret over udtømnings kammeret, at indløbskammeret er placeret under udtømningskammeret, at udstrømningsporten fører fra udstrømnings kammerets øverste ende og til reservoiret, at indløbsporten fører ind i ind løbs kammerets nederste ende fra reservoiret, at udtømningsporten fører fra udtømningskam-25 merets nederste ende og til fermentationsbeholderens øverste del, og at trykudligningsporten fører til udtømningskammerets øverste ende og er forbundet med fermentationsbeholderens øverste del. 1 Fremgangsmåde til indføring af et udmålt volumen af en væske fra et reservoir og i en beholder med et højere tryk ved hjælp af et 30 apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at fremgangsmåden omfatter følgende trin: åbning af udstrømningsporten, medens alle de andre porte er lukkede for dermed at tillade udslip af gas, så at trykket i kammeret udlignes til trykket i reservoiret, åbning af indløbsporten til ind-