DE1815502B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Umfüllen einer Probeflussigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mischen und Umfüllen einer Probeflüssigkeit, bei dem der Probeflüssigkeit eine abwärts gerichtete Spiralbewegung erteilt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit mindestens einem Probengefäß mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten und tangentialen schrägen Einlaßöffnung für die Probeflüssigkeit und einer Abführöffnung im Gefäßboden.

Das tangentiale Einführen eines zu behandelnden Gutes in ein entsprechendes Gefäß zur Erzielung einer schraubenförmigen Bewegung entlang der Innenwandung zählt bereits zum Stand der Technik. Diese Bewegung wird jedoch nicht zum Zweck des Mischens und Rührens angewendet, sondern diese bekannte Vorrichtung arbeitet als Sprudelzyklon-Trockner (Chemie f. Labor u. Betrieb, 8, 345 [1965]). Dieser Trockner benötigt diese Bewegung dazu, das Gut in flachen Spiralen an der beheizten Wand absinken zu lassen, um über einen langen Weg

G5 die Feuchtigkeit aus dem Gut herausziehen zu können.

Weiterhin zählt zum Stand der Technik (deutsche Patentschrift 1 022 560, USA.-Patentschrift 3 252 327)

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p-hnorrichtung, bei welcher das Einleiten von verschiedene Weisen, je nach Vorhandensein oder

^v. eine Flüssigkeit zum Zweck des Rührens er- Fehlens bestimmter Verbindungen und Ventile, be-

Hierbei ist jedoch nicht vorgesehen, einen tätigbare Vorrichtung, wobei diese Darstellung zur

trom einzusetzen, welcher große, nur kurzlebige Erklärung und nicht zur Veranschaulichung einer

. ^S hildet welche der zu rührenden und der 5 bestimmten Konstruktionsform dient,

³^nHe_n Probeflüssigkeit eine zusätzliche verti- Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vor-

f?Berührungskomponente geben. richtung mit einem einzigen Gefäß gemäß einer

Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt (franzö- ,veiteren Ausführungsform der Erfindung.

._cT₆ Patentschrift 1449 409), bei welcher das Fig.l zeigt ein System zur Handhabung von

und Mischen einer Flüssigkeit durch io Flüssigkeiten, wie Blutproben od. dgl., zur resi

^u" . „ _j_,_. f..-L i_:-_i--: _»_«.___ ι.-...: .»_ D^iv^noramctfr durch Messun-

^{so daß das}

rSe Aufgabe der 'vorliegenden Erfindung besteht _l5 obwohl sie gemäß der vorliegenden Zeichnung; fur

η rl.'rin eine sehr intensive Durchmischung der paarweise Funktion vorgesehen sind, können_ in

bdSSgSt zu erreichen, ohne daß ° eine vielen Fällen auch Einzelgef^evenvendet werden.

Spbifdung entsteht, welche nachfolgende Weiter sind Flüssigkeitsquellen 18,20 und 22 vor

iu"h urLsCorgänge störend hee.nflussen würde. gesehen, -eiche der Remenfolge nach z.B. BIu

S'rim soll das Umfüllen il.r durchaemischten *o probe, erstes Verdünnungsmittel. zweites ν er

ÄllSt aus einem Probeneefäß ~zur nach- dünnungsmittel enthalten können und allgeman als

fokenXn Untersuchungsstation vereinfacht werden. Quellen A, B. C bezeichnet werden. Z"^r ^^u^

Diese \uf.-abe wird erfindunosgemäß dadurch ge- Einführung der Flüssigkeiten in das Svsu.m

_löa d B der ProbeflüsMgkeit zusätzlich wn un- Misehvor.ichtung24, bestehend aus ««^ Ajo

Z η 1 aufwärts gerichteter, große Blasen bilden- 25 von Dos^rvenülen, vorgesehen. Eint

de" umsteuerbarer Gasstrom zugeleitet wird. Zum vorrichtung schließt ^&™^h^

Rühren und Mischen werden demnach zwei Be- wie Pumpen. Leitungen u dgl ,ei

^^komponenten einander überlagert. Bei ver- Steuerungszentrum 26 sorgt fur dJ

cchK.sConer Abführöffnung i.n Kamm.rbodcn erhält des Systems und steuert die Mi

id Pbflükeit übr eine Steuerleitung 27

cchK.sConer Abführöffnung i.n Kamm.rbodcn erhält des Systems und

die in der Mischkammer ansteigende Probeflüssigkeit 30 über eine Steuerleitung 27. _Blut.

eine Rotationsbewegung, welche durch das Zuführen Es wird hier von ^d" Annahme ausfetgangen

Z Probeflüssigkeit auf einer abwärts gerichteten. indizes müssen best.mm «ntej" ^Λ ^ Misch-

an eier Kammerwandung verlaufenden Spiralbahn ue.ßer und roter Blutkorpcrcjtn .

Sf id F ird von unten her über vorrichtung ²⁴ ^ ^^Γ<£^ % ß

an eier Kammerwandung verlaufenden p j

Snoreerufen wird. Ferner wird von unten her über vorrichtung ²⁴ ^ ^^Γ<£^ % an und läßt

die Abführöffnung ein Gasstrom zugeleitet, welcher 35 quelle A bei 18 über e ne Luiiinfc _mmen

Γη der Probeflüssigkeit große Blasen bildet, welche e.ne ganz bes ,mm e Meng^^ der Pr

r-a:r*^{n hicrdutch mchl}, s^sÄisins^ ^ * —^-

' Diese Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch bezogen. _{stehendes Gas wir}d der l-intrittN-

cinc Vorrichtung mit mindestens einem Pmbengefaß Lnttr Druck «ehendes _{und strömt}

it iner oberhalb des Flüss.gke.tssp.egels ange- ^offnun8 J⁴"^™™¹^^Gfäß 16 in füllt das

cinc Vorrichtung mit mindestens einem Pmbengefaß _{und strömt}

mit einer oberhalb des Flüss.gke.tssp.egels ange- ^offnun8 J⁴."^.™™¹^^Gefäßes 16 ein. füllt das ordneten und tangential schrägen Fmlaßoffnung von oben '"das Innere des G^ ^^

ϊ^^^^^^ ⁴⁵ ^53^ O₃J -ste

S ^orfLsteueWenUum 26

Ä^t VeS^^StßTsX S ^

gcVaß eine Öffnung zum Entweichen des Gasstromes proa—rt «ikL.^ ^ _{Gas fa} ^ ^_{8 16}

^atie^1SE-r_find_Ung wird nachfolgend an Hand der in durch die öf^ung 34 wird^das Bndnngen^^zwe.

den Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbe.sp.ele '"^^^J^ 3₈ in das Gefäß 16 gesteuert,

näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt das \ Jg _{u einzulaufe}n

Fig. 1 eine schematischc Darstellung eines Teds Sobald die Fluss gkuten ·" _{untcn ubei} eines*selbsttätigen Flüssigkeitssystems nut ^ ^a ^bSr Si Gas ein und entweich!

richtungen gemäß einer Ausführungsform der Er- J» ^rtand^ng^hr^^ ^ ^ ^^^ ^

^Πΐΐϊ: eine Seitenansicht eines aus zwei ,etrenn- von der Mj^rr^htung 24 ab^-

,cn Gefäßen bestehenden Gasteils, wöbe, em Ted koiten ^rblubcn m1 Oc^ ^ ^^

weggebrochen und im Schn.tt dargestellt ,sL 60 , Bu a"■ ._ht vorzugsweise .st d,

Fi g. 3 einen Schnitt nach L.n.e ,-3 m F. g. - m ⁽^^\_ηη -_npcslell, daß diese Blase,

der anceaebencn Richtung. ,w-htlvir sind bei einem Durchmesser in der Grobui

F i _g: 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 m F, g. 2 m ^^»^ _bis 3OOO ,m. wobei man d,

der ansegebenen Richtung. «..«,.„ Visch lufsteincn und verschwinden laßt. Un

FiO eine schematische Darstellung, e.ne.· Vor 65 13J.J»J-^¹ ™^ _{dic wcscritüch} unter der vor

richtuW gcmäB einer weiteren Ausführungsform der ™^^^J" _Größenordnung liegen, könnte; .nc schematische DarsteUung einer auf nämlich Ln₆^ genug in der Sehwebe bleiben, un

später als Teilchen gezählt zu werden, und außer- einen Block 77 dargestellt ist. Da die im Gefäß 16 dem könnten sie an den Wandungen der Gefäße und befindliche Flüssigkeit für die Bestimmung weißer Leitungen haftenbleiben und zu gegenseitiger Ver- Blutkörperchen verwendet werden soll, wird sie zuunreinigung der Proben führen. nächst durch eine Abflußleitung 78 und durch ein

Nach einer durch das Programmsteuerungszentrum 5 über die Steuerleitung 80 geregeltes Ventil 79 ge-26 bestimmten Zeit kann die im Gefäß 14 erhaltene leitet und gelangt von dort in die Leitung 82 und und gemischte Flüssigkeit durch das Verbindungs- anschließend in ein Hämolysegefäß 84. Auch bei rohr 38 in das Gefäß 16 abziehen, wo sie eine zu- diesem Gefäß wird unter Druck stehendes Gas zur sätzliche Mischung erfährt. Das Gasventil 40 wechselt Mischung, Zurückhaltung und Weiterleitung der die Durchlaßöffnungen 34 und 44, weiche also nun io Flüssigkeit verwendet. Außerdem wird in das Gefäß nicht mehr als Eintritts- und Austrittsöffnung, son- 84 über eine Leitung 86 eine zweite Flüssigkeit von dern als Austritts- bzw. EintritisöSnung fungieren. einer Flüssigkeitszufuhr 90 einer vierten Flüssigkeitsso daß auf den im Gefäß 14 enthaltenen Flüssigkeit^- quelle D von einer Flüssigkeitspumpe 88 eingeführt, körper Druck wirkt und die Flüssigkeit durch das welche über die Steuerleitung 92 ebenfalls durch das Verbindungsrohr 38 in das Gefäß 16 verdrängt. 15 Programmsteuerungszentrum 26 gesteuert wird. Bei Während der Umfüllung der Flüssigkeit vom Gefäß der in die Leitung 86 gelangenden Flüssigkeit handelt 14 in das Gefäß 16 wird der Druck progressiv ge- es sich um ein Hämoiyse bewirkendes Mittel. Nach senkt, so daß mit abnehmendem Flüssigkeitsvolumen erfolgter Hämoiyse wird die resultierende Flüssigkeit im Gefäß 14 auch der Druck fällt, wodurch ver- durch ein Ventil 94 in eine Leitung 95 abgegeben, hindert wird, daß ein starker Bläschenstrom nach 40 durch welche sie dann in eine Meßvorrichtung W erfolgter Umfüllung in den im Gefäß 16 enthaltenen gelangt die hier als Block 96 dargestellt ist. Das Flüssigkeitskörper schießt; Umfüllung der gesamten Ventil 94 wird über eine Steuerleitung 97 vom Flüssigkeit ist aber dabei gewährleistet. Nach er- Programmsteueningszentrum 26 betätigt,
folgter Weiterbeförderung der Flüssigkeit wird noch Eine Gasquelle 43 dient zur Versorgung des ge-

weiterhin etwas Gas langsam in das Gefäß 16 ge- as samten Systems. Diese Quelle, bei der es sich um pumpt um den zusätzlichen Mischeffekt zu erzielen, Luft handeln kann, ist mit verschiedenen Gasobwohl die von unten her erfolgende Einführung der ventilen 40, 60 und 89 über die Leitungen 42 verFlüssigkeit in das Gefäß 16 bereits für eine Mischung bunden. Jedes Gasventil besitzt auch eine Austrittswährend des Umfüllvorgangs sorgt. Sobald die in seite und funktioniert auf herkömmliche Weise. Über dem Gefäß 16 befindliche Flüssigkeit gut durch- 30 eine Leitung 99 wird vom Gasventil 89 Gas in das gemischt ist wird ein Teil der Flüssigkeit über ein Gefäß 84 eingeleitet oder aus dem Gefäß 84 abin das Gefäß 16 eintauchendes Saugrohr 48 abge- geleitet. Die Funktion des Ventils 89 wird vom zogen. Zentrum 26 über die Leitung 98 gesteuert.

Wie ersichtlich, wurde bei dem genannten Beispiel Im Zusammenhang mit der Umfüllung der

die erste Verdünnung hergestellt, um eine Blut- 35 Flüssigkeiten wird auf die Verwendung eines Verkörperchenverdünnung zu erhalten, die dann schließ- bindungsrohrs hingewiesen, welches aus einem Gefäß Hch auf weiße Blutkörperchen beschränkt wird. Da in ein anderes mit höherer Drucksäule führt, so daß die Zählung roter Blutkörperchen bei einer viel eine bestimmte Druckhöhe überwunden werden höheren Verdünnung der Probe durchgeführt wer- muß. damit die Flüssigkeit passieren kann. Dies erden muß. wird die erste Verdünnung nochmals ver- 40 reicht man ohne weiteres, wie beschrieben, durch dünnt, und aus eben diesem Grund wird ein kleiner Verwendung von unter Druck stehendem Gas, wo-Teil der Flüssigkeit aus dem Gefäß 16 über das bei außerdem die Flüssigkeit restlos aus dem Ver-Saugrohr 48 abgezogen, welches mit der Misch- bindungsrohr geblasen wird. In diesem Fall sind vorrichtung 24 durch eine Leitung 50 verbunden ist. keine Ventile erforderlich, und mit entsprechender Die Flüssigkeits gelangt aus der Leitung 50 in die 45 Steuerung des Gases läßt sich eine sehr exakte Mischvorrichtung und wird über die Leitung 52 in Steuerung der Flüssigkeitsbewegung erreichen. Andas Gefäß 10 geleitet dem ersten Gefäß des durch dere Teile der Vorrichtung erfordern jedoch Ventile das Rohr 54 verbundenen Paares. Die aus der verschiedenster Arten, wobei es sich zum Großteil Leitung 50 in die Mischvorrichtung 24 strömende am selbsttätige Typen handelt die im Handel ohne Flüssigkeit wird dort mit einem anderen von der 50 weiteres erhältlich sind.

Quelle C bei 22 durch die Leitung 58 bezogenen In Fig. 2, 3 und 4 sind die Einzelheiten des Auf-

Verdünnungsmittel verdünnt baos einer Mischvorrichtung mh einem aus dem

In den Gefäßen 10 and 12 findet derselbe Durch- Gefäß 14 and 16 bestehenden Doppelgeflß dargemischungs- and UmfüDvorgang statt wie im vorher- stellt Die Gefäße sind bei 100 bzw. 102 mit einer gebenden im Zusammenhang mit den Gefäßen 14 55 Art Kappe abgeschlossen, obwohl die Gründend 16 beschrieben. Ein Gasventil 60. das ebenfalls konzeption des tangentialen Flüssigkeitseintritts auch vom Programmsteuerungszentrum 26, und zwar über mit offenen Gefäßen durchführbar ist. Ein Stutzen eine Steuerleitung 62. geregelt wird, dient derselben 104 ist. an die Wandung des Gefäßes 15 anFunktion wie das Gasventil 40. Die Durchlaß- schließend, derart ausgebildet daß seine Bohrung öffnungen 66 and 68 and die Leitungen 70 und 72 60 106 in das Gefäßhmere tangential zur Innenfläche entsprechen den Durchlaßöffnungen 34 und 44 bzw. einmündet (F i g. 3). Auch der Neigungswinkel der den Leitungen 36 und 46 and arbeiten auf dieselbe Bohrung 106 ist derart vorgesehen, daß de. Strahl Art und Weise. Die Leerung der Gefäße 10 und !2 der aus der Leitung 30 einlaufenden Flüsigkeit wird vom Steuerungszentrum 26 über die Steuer- leicht nach unten gerichtet ist. Der in da* Gefäß leitung 76 gesteuert und erfolgt über einen Abfluß 73 65 eintretende Flüssigkeitsstrahl verteilt sich glatt auf und ein Ventil 74. Die erhaltene Verdünnung roter der Innenfläche der Gefäßwandung, benetzt die Blutkörperchen wird einer entsprechenden Zähl- Wandung und bewegt sich schraubenförmig nach oder Meßvorrichtung R zugeführt die hier durch unten, wie durch die gestrichelte Linie 108^ ange-

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deutet. Am Boden des Gefäßes bildet sich ein durch den Abfluß 128 eingeleitete Gas erzeugt große

Strudel, aber mit minimaler Wirbelströmung und Gasblasen, die durch den Flüssigkeitskörper hoch-

daher einem Minimum an winzigen Gasbläschen. steigen und nicht nur ein Eindringen der Flüssigkeit

Wie bereits im vorhergehenden dargelegt, wird in den Abfluß 128 verhindern, sondern auch zur das unter Druck stehende Gas durch die Öffnung 34 5 gründlichen Durchmischung der Flüssigkeit durch in die Kammer 16 eingeleitet, dringt in die Bohrung die in kleinen Pfeilen 132 gestrichelt dargestellte 110 des Verbindungsrohrs 38 ein und steigt durch entstehende Auf- und Abwärtsbewegung dienen, die Austrittsöffnung 112 hoch. Solange das Gas Über eine Ausströmungsleitung 134 wird das Gas unter Druck steht, verhindert es, daß die sich am von der Gasregelvorrichtung abgelassen. Ein AusBoden des Gefäßes 14 sammelnde Flüssigkeit in die io laßventil 146 ermöglicht die Weiterleitung der Bohrung 110 eindringt, und bewirkt das Aufsteigen Flüssigkeit durch den Abfluß 128 und wird durch großer Gasblasen aus der Austrittsöffnung 112 durch eine Steuerleitung 147 entsprechend programmiert, die Flüssigkeit nach oben (F i g. 5) und damit eine Der in F i g. 6 schematisch dargestellte Aufbau Mischung der Flüssigkeit durch die entstehende Auf- zeigt Verbindungen und Zubehörvorrichtungen, und Abwärtsbewegung. Das Gas entweicht dann in 15 welche einen weiten Anwendungsbereich der Konden über der Flüssigkeit befindlichen Raum des struktion ermöglichen. In Fig. 6 ist die der Dar-Gefäßes 14 und strömt durch die Öffnung 44 aus. stellung in F i g. 2, 3 und 4 entsprechende Konstruk-

Beim Umfüllen der Flüssigkeit von einem Gefäß tion jeweils durch die Vorziffer 6 vor demselben

in das andere wechseln die" Durchlaßöffnungen 34 Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Zweckmäßig-

und 44 ihre Funktion. ao keitsgründen ist eine spiegelgleiche Anordnung vor-

Der Druck wirkt durch die öffnung 44, und das gesehen, welche durch gleiche Bezugszahlen mit der Gas kann durch die öffnung 34 ausströmen. Die Vorziffer 6 und einem hochgestellten Strich am Ende Flüssigkeit wird durch die Bohrung 110 gedruckt gekennzeichnet ist. Außer der bereits erwähnten und läuft bei 114 in das Gefäß 16 an dessen unterers Konstruktion sind hier Eintrittsöffnungen 601 und Ende ein (F i g. 4), und zwar ebenfalls tangential, so 25 601' für die Einführung der Flüssigkeit von außerdaß bei der Umfüllung möglichst geringe Wirbel- halb liegenden Quellen in das Innere des entströmung entsteht. Da das Ventil 79 normalerweise sprechenden Gefäßes vorgesehen sowie eine Anzahl zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist, sammelt sich von Ventilen. Diese Ventile sind mit V1, V 2, V 3, die Flüssigkeit am Boden des Gefäßes 16. und die V 4 und V 5 bezeichnet und werden über nicht darbei 114 einlaufende Flüssigkeit erzeugt einen Strudel. 30 gestellte Programmier- und Steuerungselemente geder die Flüssigkeit gründlich durchmischt. Durch regelt. Zur Weiterbeförderung der Flüssigkeit verdas sich oberhalb des Ventils 79 sammelnde Gas wendet man Gasdruck. Beim Aufbau dieser Vorkann die Flüssigkeit nicht durch den engen Durch- richtung werden dieselben konstruktiven Maßnahmen messer der Leitung 78 dringen. Wie bereits erklärt. verwendet, wobei einige Teile weggelassen oder können sich die in das Gefäß 14 eingeleiteten 35 doppelt ausgeführt werden können. Die Einlaß-Flüssigkeiten aus einem kleinen Volumen einer öffnungen 604 und 604' münden tangential ein; die hochkonzentrierten Flüssigkeit und einem Ver- Abmessungen der Gefäße sind so gewählt, daß dünnungsmittel zusammensetzen; wenn eine gründ- nur eine eine gute DuTchmischung gewährleistende liehe Durchmischung erforderlich ist, ist die Ver- Mindestfläche der Gefäßwandung von dem zu handwendung von zwei Gefäßen zweckmäßig. In vielen 40 habenden Flüssigkeitsvolumen berührt wird; im Fällen kann eines der Gefäße wegbleiben. unteren Bereich der Gefäße münden Eintritts-

Der Einlaßstutzen 104 ist im verhältnismäßig öffnungen tangential ein. um die kreisförmige Begroßen Abstand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels am wegung der einlaufenden Flüssigkeiten zu fördern; die ersten Gefäß 14 ausgebildet. Durch diese Anordnung Abmessungen der Abflußleitungen und Verbindungswird die Verunreinigung auf ein Minimum be- 45 rohre zwischen den Gefäßen sind optimal gewählt, schränkt, da nur das der Probe folgende Ver- so daß eine Kapillarität durch zu kleinen Durchdünnungsmittel mit der Wandung des F inlaufStutzens messer der Leitungen vermieden wird. Andrerseits in Berührung, kommen kann. Es handelt sich hier- muß die Leitung im Durchmesser so eng sein, daß bei um eine Vorzugsausbildungsform, denn die Ver- Gas zur Steuerung der Flüssigkeit verwendet werden !änderung der Verunreinigung ist von größter Be- 50 kann. Bei einer Konstruktion für die Handhabung deutung. Das Saugrohr 48 mündet in kurzem Ab- von Bluüösungea liegt diese Abmessung ungefähr stand unterhalb der EintrittsöSnung 114 ein, um die bei einem Durchmesser von 0.15 cm. Möglichkeit auszuschließen, daß Gasbtasen in dse In F i g. 6 können viele verschiedenartige Funk-Leitung 50 eingesaugt werden. tionsschemen verwendet werden. Bei geschlossenen

In F i g. 5 ist ein Einzelmischgefaß 120 dargestellt 55 Ventilen I 1. V 2, V 3 und V 4 und Einführung des

mit einem dem Einlaßstutzen 104 in Fig. 2 ahn- Gases bei 636. wobei das Ventil VS lediglich die

liehen Einlaßstutzen 122, wobei die Flüssigkeit in Leitung 6114' mit der Leitung 638 verbindet, kön-

das Gefäß 120 tangential längs der gestrichelten nen z. B. die Flüssigkeiten bei 604 und/oder 601 ehi-

linie 121 auf einem schraubenförmigen Pfad ein- geleitet werden. Durch die Anstrittsöffrrang 6112

läuft. Am oberen Ende des Gefäßes 12Θ erstreckt 6o dringen Gasblasen ein und entweichen durch die

sich eine Gasdurchlaßöffnung 124 durch die Kappe öffnung 646. welche hier als Austrittsöffnung funk-

123; das Gas wird von einer nicht dargestellten tioniert. Bei 604' oder 601' werden hierbei keine

Quelle von der Leitung 125 über eine Gasregel- Flüssigkeiten einfassen. Nach Wunsch kann das

vorrichtung 126 bezogen. Das Gas kann über die Ventil V 5 so eingestellt werden, daß während dieser

Leitung 127 eingeleitet oder abgelassen werden bzw. 65 Zeit Gas durch die Austrittsöffnung 6112' und die

durch den mit der Leitung 130 in Verbindung Leitung 638'in das Gefäß 614 eindringt,

stehenden Abfluß 128 eingeleitet werden, ebenfalls Sobald die Flüssigkeit gründlich duichgemischt

unter Steuerung durch die Gasregelvorrichrung. Das ist werden die Gasdurchlaßöffnungen 646 und 63i

t- '^! -Si?

funktionsmäßig vertauscht, so daß das Gas durch 169.170 und 202 vorzugsweise in diesem Zustand 646 ein- und durch 636 ausströmt. Aus dem Gefäß belassen, bis die gesamte vorbestimmte Flüssigkeit 614 läuft die Flüssigkeit in das Gefäß 616 auf einem eingelaufen ist und die Kreisbewegung des Flüssigbeliebig gewählten Pfad ein, je nach Konstruktion keitskörpers nachgelassen hat. und Funktion des Ventils V 5. Sobald die Flüssig- 5 Nach gründlicher Durchmischung der Flüssigkeit keit in dieses Gefäß eingelaufen ist, können zusatz- werden die Ventile 169,170 und 202 durch vom liehe Flüssigkeiten bei 604' und 601' eingeführt wer- Steuerungszentrum 186 an die Steuerleitungen 190, den, und eine zusätzliche Mischung kann stattfinden, 194 und 188 abgegebene Signale in ihre zweite und zwar nicht nur während des Einlaufens der Stellung gebracht, um die Leerung zu bewirken. Das Flüssigkeiten, sondern auch noch danach, indem io Entweichen von Gas durch die Flüssigkeitseinlaßman entweder durch die Leitung638' oder von der öffnung 164 wird durch eine Anordnung, wie z.B. Einfüllciiung 6114'das Gas weiter durch die Flüssig- die Verdrängungspumpe 88 und die Mischvorrichkeit aufsteigen läßt. Danach kann die Flüssigkeit tung 24 in F i g. 1, verhindert, durch entsprechende Ventilregelung und üas- In diesem Stadium herrscht im System folgender

steuerung durch die Abflußleitung 678' und das 15 Zustand: Das Ventil 169 ist geschlossen und verVentil V 3 abgelassen werden. hindert das Ausströmen des Gases durch den Abfluß Es ist möglich, während dieser Phase zusätzliches 166. Das Ventil 170 ist geöffnet und läßt aus dem Gas über das Ventil Vl durch 678' zur Mischung Abfluß 166 durch eine Rohrleitung 171 der nächsten, od. dgl. einzulassen. hier nicht dargestellten Bearbeitungsstufe Flüssigkeit Das Gefäß 160 kann dem in F i g. 5 dargestellten 20 zufließen. Das Dreiwegventi] 202 befindet sich in Gefäß gleichgesetzt werden und weist eine Gas- einer Stellung, in welcher Gas über die Leitungen durchlaßöffnung 162 auf sowie eine Flüssigkeits- 200 und 206 durch das Nadelventil 198 und die eintrittsöffnung 164 nahe dem oberen Ende des Ge- Durchlaßöffnung 162 einströmen kann. Außerdem fäßes, einen Abfluß 166, eine untere Gaseintritts- wird das Zweiwegventil 180 über die Steuerleitung öffnung 168, ein Ventil 169 und ein Auslaßventil 25 192 vom Steuerungszentrum 186 her geöffnet. Auf 170. Die bisher erwähnten Elemente sind gemäß der diese Weise füllt sich der Druckbehälter 178 mit vorhergehenden Beschreibung aufgebaut. Gas unter einem von der Reglercharakteri-tik ge-Eine Gasquelle 172 steht über eine Leitung 174 steuerten Druck mit einem Wert von etwa 3.4 \ cm², mit einem Druckregler 176 in Verbindung, welcher Durch diesen Druck im Behälter 178 läßt das den Druck des in den Druckbehälter 178 einge- 30 Nadelventil 198 durch das Dreiwegventil 202 Gas lassenen Gases steuert. Der Druckregler ist mit dem in das Gefäß 160 durch die öffnung 162 einströmen Druckbehälter 178 über ein Zweiwegventil 180 durch und dabei über dem Flüssigkeitsspiegel im Gefäß Leitungen 184 und 182 verbunden. Von einem 160 einen Gasdruck entstehen, der durch das Nadel-Programmsteuerungszentrum 186 führen Steuer- ventil 198 auf die erforderliche Stärke einstellbar ist, leitungen 188,190,192 und 194 zu verschiedenen 35 um die im Gefäß 160 befindliche Flüssigkeit durch Teilen der Vorrichtung. Eine Leitung 196 verbindet den Abfluß 166 und die Rohrleitung 171 mit der den Druckbehälter 178 mit einem von Hand be- gewünschten Geschwindigkeit ausströmen zu lassen. tätigbaren Nadelventil 198, welches seinerseits über Bei dieser Phase des Flüssigkeitsumfüllvorgangs eine Leitung 200 einem Dreiwegventil 202 Gas zu- wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch den führt. Dieses Dreiwegventil 202 ist mit einer Auslaß 40 Abfluß 166 und die Rohrleitung 171 auf Grund leitung 204 derart verbunden, daß die Gaseinlaß- folgender Bedingungen konstant gehalten: Sobald die öffnung 162 des Gefäßes 160 über die Leitung 206 Rohrleitung 171 mit Flüssigkeit gefüllt ist. die sich mit der Auslaßleitung 204 oder mit der Gasdruck- mit einer "gegebenen Geschwindigkeit bewest. hat zuführleitung 200 verbindbar ist Der Druckregler die Reibung zwischen der Flüssigkeit und der"Rohr- 176 steuert den Gasdruck auch durch ein von Hand 45 wandung 171 einen gesehenen Wert, und der Druckbetätigbares Nadelventil 210 über eine Leitung 208. abfall über dem Nadelventil 198 wird auf einem Das durch das Nadelventil 210 strömende Gas ge- stetigen Wert gehalten. Die durch das Gas im Gefäß langt über eine Leitung 212 in das Ventil 169. 160 auf die Flüssigkeitsoberfläche drückende Kraft Sobald die Flüssigkeit in das Gefäß 160 durch die ist die einzige Kraft, die außer der Schwerkraft auf Eintrittsöffnung 164 einströmt, wird das Ventil 170 50 das System einwirkt.

geschlossen, wobei dieser Zustand über eine von der Wenn die in der Rohrleitung 171 auftretenden

Steuerung 186 oder eine andere Steuervorrichtung Reibungskräfte, welche der im Gefäß 160 vcrin einem anderen Teil des Systems betriebene Steuer- bleibenden Gasdnickkraft entgegenwirken gleich dei leitung 194 bewirkt wird. Das Ventil 169 wird durch Gasdruckkraft und der Schwerkraft sind, ergibt siel die Steuerung 186 über die Steuerleitung 190 ge- 55 in der Fließgeschwindigkeit keine wirksame Aböffnet und ist über die Leitung 212 mit dem von oder Zunahme. Wenn also durch die Rohrieitunf Hand betätigbaren Nadelventil 210 verbunden. 171 Flüssigkeit mit konstanter Geschwindigkeii welches von der Gasquelle 172 entweder durch den strömt muß im Gefäß 160 über der verbleibender Druckregler 176 oder einen anderen Regler über die Flüssigkeit eine konstante Gasdruckkraft herrsche» Leitung 208 unter Druck stehendes Gas erhält Auf 60 Daraus ergibt sich, daß ein konstanter Gasdruck aui diese Weise kann Gas durch den Abfluß 166 in den die Flüssigkeit wirken muß, um den Zustand eine! Flüssigkeitskörper zur Mischung der Flüssigkeit auf- konstanten Flusses zu erreichen Da das vom Ga steigen, wobei es gleichzeitig jegliches Eindringen eingenommene Volumen des Gefäßes 160 mit de wn Flüssigkeit in den Abfluß verhindert. Das Gas durch den Abfluß 166 ausströmenden Flüssigkeit zu strömt durch die Auslaßleitung 204 zusammen mit 65 nimmt muß das Gas durch die öffmme 162 mit ein dem im Gefäß 160 durch die eindringende Flüssig- heitiicher Durchaußgeschwindigkeit einströmen, un keit verdrängten Gas aus. Um eine bestmögliche den Gasdruck im Gefäß 160 auf einer konstant« Durchmischung zu erreichen, werden die V-ntile Höhe zu ha'ten. Der konstante Fluß wird über dei

Druckregler 176 und das Nadelventil 198 erreicht, welche zu diesem Zeitpunkt mit dem Gefäß 160 über die Leitungen 206, 200,196,184 und 182 und die Bauteile 202,178 und 180 verbunden sind.

Diese konstante Durchflußgeschwindigkeit wird vom Steuerungszentrum 196 aufrechterhalten, bis das Gefäß 160 fast leer ist; dann gibt es über die Steuerleitung 192 Befehl zur Änderung der Ventileinstellung 180. Dadurch ergibt sich die im vorhergehenden erwähnte kontinuierliche Abnahme der Entleerungsgeschwindigkeit aus dem Getali ίου durch die Rohrleitung 171, so daß die Geschwindigkeit der Flüssigkeit praktisch Null wird, sobald der letzte Flüssigkeitstropfen die Rohrleitung 171 verlassen hat. .

Normalerweise, wie auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sind die Reibungskräfte in den flüssigkeitsführenden Leitungen ~~ und 171 und in dem Nadelventil 198 gegenüber den durch die Masse und Geschwindigkeit der verschiedenen Flüssigkeiten entstehenden Tragheitskräften groß. Wenn dies der Fall ist ist auch der hierfür verwendete Druck im wesentlichen gleich Null. Wenn jedoch die Masse und/odei^ Geschwindigkeit der Flüssigkeit so groß ist,.daß.dieTrägheit nicht unerheblich ist, dann kann die Kapaziat der vom Gas eingenommenen Volumen so geregelt werden, daß eine negative oder bremsende Kraft auf die Flüssigkeitsoberfläche einwirkt.

Eine Bremswirkung wird auf folgende Art und Weise erzielt: Im entsprechenden Moment wird das Zweiwegventil 180 über die Steuerleitung 192 vom Steuerungszentrum 186 geschlossen. Sowie Gas aus dem Druckbehälter 178 durch das Nadelventil 198 dringt, fängt der Druck im Behälter 178 zu sinken an. Mit Abnahme des Druckes nimmt auch die Durchic trittsgeschwindigkeit des durch das Nadelventil strömenden Gases ab und damit auch die Durchtrittsgeschwindigkeit des in das Gefäß 160 einströmenden Gases. Sobald dies der Fall ist, nimmt der Druck im Gefäß 160 ab, womit sich eine Abnähme der auf die im Gefäß 160 verbleibende Flüssigkeit einwirkenden Kraft ergibt und folglich auch eine Abnahme der Durchflußgeschwindigkeit der aus der Leitung 171 strömenden Flüssigkeit. Dies dauert an, bis im Druckbehälter 178 kein Druck ao mehr herrscht. Die Einstellung des Systems erfolgt durch Regulierung des Nadelventils 198, welches diesen Leerungsvorgang sowie die vorhergehende Phase der Leerung des Gefäßes bei konstanter Fließgeschwindigkeit bewirkt, so daß für einen Satz gegebener Programmbedingungen, Steuerungszeit und Druckbehältergröße eine ausgezeichnete Leerungsbedingung erhältlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Mischen und Umfüllen einer Probeflüssigkeit, bei dem der Probeflüssigkeit eine abwärts gerichtete Spiralbewegung erteilt wird, dadurchgekennzeicbnet, daß der Probeflüssigkeit zusätzlich von unten ein nach aufwärts gerichteter, große Blasen bildender, umsteuerbarer Gasstrom zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Fortsetzung der Einleitung des Gasstroms nach Einlaufen der Probeflüssigkeit

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Umsteuerung des Gasstroms nach erfolgter Durchmischung der Probeflüssigkeit zu deren Verdrängung aus einem Probengefaß.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahunsschrinc: Einführung der Probeflüssigkeit in das Probengefäß, das mit einem zweiten Probengefäß verbunden ist, und gleichzeitige Erzeugung eines Druckunterschieds zwischen den Gefäßen; Mischen der Probeflüssigkeil in dem ersten Probengefäß durch Aufrechterhaltung des Druckunterschiedes; Erzeugung eines zweiten Druckunterschiedes zur Verdrängung der Probeflüssigkeit aus dem ersten in das zweite Probengefäß; Leerung der im zweiten Probengefäß angesammelten und gemischten Probeflüssigkeit.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mindestens einem Probengefäß mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten und tangentialen schrägen Einlaßöffnung für die Probeflüssigkeit und einer Abführöftnung im Gelaßboden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführöffnung (110; 128) mit einer Gasquelle in Verbindung steht und daß das Probengefäß eine öffnung (46; 127) zum Entweichen des Gasstromes aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit zwei Probengefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Probengefäß (10; 14; 614) eine obere Gasdurchlaßöffnung (44, 68; 124; 646) aufweist sowie eine erste Flüssigkeitseinlaßöffnung (106) und eine erste Flüssigkeitsauslaßöffnung (112), daß das zweite Probengefäß (12,16, öio) nahe seinem unteren Ende unterhalb des normalen Spiegels der darin enthaltenen Probeflüssigkeil eine zweite Flüssigkeitseinlaßöffnung (114; 601') aufweist sowie eine zweite obere Gasdurchlaßöffnung (34.66; 636) und eine zweite Flüssigkeitsausflußöffnung (73, 78; 678') an seinem unteren Ende unterhalb der zweiten FlüssigkeitseinlaS öffnung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß jedes Probengefäß bis auf seine Flüssigkeitseinlaß- und FlüssigkeitsausflußöiTnung abgeschlossen ist und daß die Anordnung zum Umfüllen der Flüssigkeit eine zweite Gasstromzuführung (46: 72; 127; 646) umfaßt und daß durch eine Steuervorrichtung (26) die von oben erfolgende Einleitung von Gasstrom in das Probengefäß umsteuerbar ist.

S. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstromzuführungen

(6112,6112') verbunden sind und daß die Steuervorrichtung Gasströmungsregltr (VS) einschließt

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (74,79; VX) vorgesehen ist, durch welches die zweite Ausflußöffnung des zweiten Probengefäßes absperrbar ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Saugrohr (48, Fi g. 2) zur Entnahme von Probeflüssigkeit aus dem zweiten Probengefäß (16).

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeitseinlaßöffnung(106, Fig.4) derartig ausgebildet ist, daß der Strahl der einlaufenden Probeflüssigkeit im wesentlichen tangential und gegen den Boden des zweiten Probengefäßes gerichtet ist und der sich im zweiten Probengefäß sammelnden Flüssigkeit eine Drehbewegung mitteilt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (14) und zweite Prooengefäß (16) vertikal angeordnet sind und an ihren unteren Enden durch ein Rohr (38; 54) miteinander verbunden sind, daß da? eine Gefäß (14) kürzer und das Verbindungsrohr schräg geneigt ausgebildet ist, daß ein Einlaufstutzen (104) einstückig an dem kürzeren Probengefäß (14) angeordnet ist und die Flüssigkeitseinlaßöffnung (106) aufweist und daß das längere Probengefäß (16) an seinem unteren Ende einen Abfluß (78) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (26: 176) eine kontinuierliche Abnahme des wirksamen Druckes der zweiten Gasstromzuführung (46, 72) während des Abfließens der Probeflüssigkeit bewirkt.