DE3539798A1 - Vorrichtung zur begasung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere von Kulturmedien zur Vermehrung von Gewebekulturen mit einem Gasaustausch über von einem Träger getragene und auf Halterungen aufgewickelte Membran­ schläuche, die in einem die Flüssigkeit enthaltenden Behälter bewegt werden, wobei die Membranschläuche über flexible Ver­ bindungsschläuche mit Anschlußstutzen im Deckel des Behälters in Verbindung stehen.

Bei Vorrichtungen dieser Art müssen die Behälter sterilisiert werden, um einwandfreie Kulturen zu erhalten. Hierzu ist bei einer bekannten Vorrichtung ein Behälter mit ebenem Boden vor­ gesehen, der aus Glas besteht und für den Fall der Sterilisation in einen Autoklaven eingebracht wird, so daß der gesamte Behälter von innen und außen sterilisiert wird.

Behälter dieser Art sind aber nur für kleine Flüssigkeits­ mengen geeignet, weswegen es bereits bekannt geworden ist, Metallbehälter zu verwenden, die nur in ihrem Inneren steri­ lisiert werden. Diese Sterilisation erfolgt bei mindestens 120°C (393 Kelvin), so daß der auftretende Dampfdruck zu einer Druckbelastung des Behälters führt. Um diese Druckbe­ lastung leichter aufnehmen zu können, ist bereits bekannt geworden, Behälter dieser Art mit gewölbten Böden zu versehen. Der auftretende Dampfdruck führt jedoch dazu, daß die in ihrem Inneren nicht druckbeaufschlagten Membranschläuche durch den äußeren Druck zusammengepreßt und damit zerstört werden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Zerstörung der Membranschläuche während des Sterilisations­ vorganges verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der durch den Behälterdeckel geführte Anschlußstutzen für den Verbindungsschlauch durch einen Schieber ersetzt ist, der in einer Schieberstellung den angeschlossenen Verbindungsschlauch und damit die Membranschläuche mit dem Innendruck des Behälters und in der anderen Schieberstellung mit dem Begasungsmedium beaufschlagt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß während des Sterilisations­ vorganges, bei dem ohnehin eine Begasung nicht stattfindet, die Membranschläuche an den Innendruck des Behälters ange­ schlossen sind, während der Begasungsvorgang in der anderen Schieberstellung in normaler Form ablaufen kann.

Der Schieber weist zweckmäßigerweise ein zylindrisches Gehäuse auf, welches mit einem zylindrischen Kolben versehen ist, der eine zentrale durchgehende Bohrung aufweist und an seinem nach außen weisenden Ende mit einem Anschlußabschnitt für die Zufuhr des Begasungsmediums oder für den Anschluß an einen Kondensat­ ableiter versehen ist. Solche an sich bekannten Kondensatableiter haben eine Umschaltvorrichtung, die automatisch Flüssigkeit durch­ läßt, Dampf aber sperrt.

An seinem im Behälterinneren liegenden Ende kann das Gehäuse mit einem Anschlußstück für den Verbindungsschlauch versehen sein, wobei der Verbindungsschlauch an dem Anschlußstück ständig verbleiben kann. Zweckmäßigerweise ist das Anschlußstück in Flucht zur Bohrung in dem Kolben angeordnet.

Zur Verbindung des nach innen ragenden Anschlußstückes des Gehäuses mit dem Innenraum des Behälters kann in der Wandung des Gehäuses im Bereich des unteren Endes des Kolbens wenigstens eine Bohrung vorgesehen sein, die bei ent­ sprechender Schieberstellung mit dem Gehäuseinneren und damit mit dem Anschlußstück für den Verbindungsschlauch in Verbindung steht. Beidseits dieser Bohrung sind zweck­ mäßigerweise Dichtungen auf dem Außenumfang des Kolbens angeordnet.

Zweckmäßig ist es, wenn das Anschlußstück mit dem Behälter­ innenraum in der oberen Lage des Kolbens verbunden ist.

Die Kolbenbewegung kann durch einen Flansch sowohl in der oberen Stellung als auch in der unteren Stellung begrenzt sein, wobei der Flansch in einer Ringnut des Gehäuses ge­ führt ist.

Das Gehäuse des Schiebers ist zweckmäßigerweise in senkrechter Lage mittels einer Gewindemuffe in den Deckel des Behälters eingeschraubt. Zwischen der Gehäusewandung und der Gewinde­ muffe können Dichtungsringe vorgesehen sein.

Die Gewindemuffe kann mit einem nach oben weisenden Gewinde­ stutzen versehen sein, der von einer Überwurfmutter übergriffen wird, so daß hierdurch das Gehäuse gegenüber dem Behälter­ deckel fixiert ist.

Zur Sicherung der jeweiligen Kolbenstellung ist zweckmäßiger­ weise eine Fixierung für die jeweilige Schaltlage des Kolbens vorgesehen. Diese kann bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Quetschring bestehen, welcher in eine umlaufende Nut einer stutzenförmigen Verlängerung der Überwurfmutter eingelegt ist und über einen Druckring gegen die Außenfläche des Kolbens mittels einer weiteren Überwurfmutter spannbar ist.

Die Außenfläche des Kolbens kann jenseits des Quetschringes mit zwei umlaufenden nutförmigen Markierungen versehen sein, an welchen die jeweilige Schaltstellung des Kolbens ablesbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spieles in der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Ansicht im Schnitt eine Vor­ richtung, auf welche die Erfindung Anwendung findet.

Fig. 2 zeigt im Schnitt den erfindungsgemäß vorgesehenen Schieber im einzelnen.

Gemäß Fig. 1 ist eine drehbare Antriebswelle 1 vorgesehen, die über einen umlaufenden Excenter 2 einen Träger 3 bewegt, an welchem Halterungen 4 angeordnet sind, auf welche Membran­ schläuche 5 aufgewickelt sind, von denen in Fig. 1 nur eine Windung wiedergegeben ist. Unterhalb der Halterungen 4 ist ein aus einem spiralförmig gewickelten Blechstreifen bestehendes weiteres Rührwerkselement 9 angeordnet, das innerhalb des ge­ wölbten Bodens 7 eines die zu begasende Flüssigkeit enthaltenden Behälters 6 zusammen mit den Halterungen 4 bewegbar ist. Es sind zahlreiche Halterungen 4 vorgesehen, die vorzugsweise stern­ förmig angeordnet sind. Der Antrieb der Antriebswelle 1 ist mit S bezeichnet.

Der Behälter 6 ist mit einem Deckel 10 versehen, in welchen ein Schieber 11 eingesetzt ist, der der Gaszufuhr zu den Membranschläuchen 5 auf den Halterungen 4 dient. Diese Gas­ zufuhr erfolgt über einen äußeren, sämtliche Membranschläuche 5 der Halterungen 4 beaufschlagenden Rohrring 12, während die Gasabfuhr über jeweils einen Krümmer 13 und einen inneren, die Krümmer verbindenden Rohrring 14 erfolgt. Der äußere Rohrring 12 ist über einen Verbindungsschlauch 15 mit dem Schieber 11 verbunden. Für die Gasabfuhr kann ein entsprechender Schieber vorgesehen sein. Die Bewegung des Trägers wird mithin durch entsprechende Flexibilität und Länge der Verbindungsschläuche ermöglicht.

Fig. 2 zeigt den Schieber 11 im Schnitt im vergrößerten Maß­ stab.

Der Schieber 11 weist ein im Deckel des Behälters 10 senkrecht angeordnetes zylindrisches Gehäuse 16 auf, welches mittels einer Gewindemuffe 17 in den Deckel 10 des Behälters eingeschraubt ist. Zwischen der Wandung des Gehäuses 16 und der Gewindemuffe 17 ist ein Dichtungsring 18 vorgesehen.

Das Gehäuse 16 ist mit einem zylindrischen Kolben 19 versehen, welcher eine zentrale durchgehende Bohrung 20 aufweist und an seinem nach außen weisenden Ende 21 mit einem Anschlußabschnitt 22 für die Zufuhr des Begasungsmediums oder für den Anschluß an einen Kondensatableiter versehen ist.

An seinem im Behälterinneren liegenden Ende ist das Gehäuse 16 mit einem Anschlußstück 23 für den Verbindungsschlauch 15 ver­ sehen, der dort ständig aufgesteckt bleiben kann.

Im Bereich des unteren Endes des Kolbens 19 sind in der Wandung des Gehäuses 16 Bohrungen 24 angeordnet, die bei entsprechender Schieberstellung mit dem Gehäuseinneren und damit mit dem An­ schlußstück 23 in Verbindung stehen. Beidseits der Bohrungen 24 sind Dichtungen 25 auf dem Außenumfang des Kolbens 19 angeordnet.

Wie ersichtlich, kommt die Verbindung zwischen den Bohrungen 24 und dem Anschlußstück 23 dann zustande, wenn sich der Kolben 19 in seiner oberen Lage befindet. In dieser Stellung steht das Anschlußstück 23 über die Bohrungen 24 mit dem Druck im Innenraum des Behälters 6 in Verbindung, so daß über den angeschlossenen Verbindungsschlauch 15 und den Rohrring 12 (vgl. Fig. 1) die Membranschläuche mit dem Innendruck des Behälters beaufschlagt werden, so daß der Innendruck in den Membranschläuchen mit dem Außendruck sich im Gleichgewicht befindet und damit ein Zusammenpressen und Zerstören der Membranschläuche während des Sterilisationsvorganges verhindert ist.

Das Gehäuse 16 ist in seinem oberen Bereich mit einer Ringnut 26 versehen, in welcher ein Flansch 27 des Kolbens 19 gleitet, wobei die Kolbenbewegung durch die Länge der Ringnut 26 begrenzt ist.

Die Gewindemuffe 17 ist mit einem nach oben weisenden Gewinde­ stutzen 17 a versehen, der von einer Überwurfmutter 28 über­ griffen wird, welche somit das Gehäuse 16 gegenüber der Gewindemuffe 17 und damit gegenüber dem Deckel 10 fixiert.

Die Überwurfmutter 28 ist mit einer stutzenförmigen Verlängerung 29 versehen, die von einer weiteren Überwurfmutter 30 übergriffen wird, wobei in eine umlaufende Nut der Verlängerung 29 ein Quetsch­ ring 31 eingelegt ist, der über einen Druckring 32 mittels der Überwurfmutter 30 gegen die Außenfläche des Kolbens 19 spannbar ist.

Außerdem ist die Außenfläche des Kolbens jenseits dieses Quetsch­ ringes mit zwei umlaufenden nutförmigen Markierungen 33 und 34 versehen, an welchen außerhalb der Überwurfmutter 30 die jeweilige Schaltstellung des Kolbens 19 ablesbar ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende:

Für den normalen Begasungsvorgang befindet sich der Kolben in seiner in Fig. 2 dargestellten unteren Lage, in welcher der Flansch 27 die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens 19 begrenzt und in welcher die Bohrungen 24 geschlossen sind. Der Anschluß­ abschnitt 22 ist an das Begasungsmedium angeschlossen, welches nunmehr durch die Bohrung 20 und das Anschlußstück 23 in den Verbindungsschlauch 15 strömt, so daß die Membran­ schläuche 5 mit dem Begasungsmedium beaufschlagt werden.

Wenn das Innere des Behälters sterilisiert werden soll, wird der Anschlußabschnitt 22 mit einem Kondensatableiter verbunden und außerdem der Kolben 19 in seine obere Lage gebracht. In dieser Lage sind oberhalb der Überwurfmutter 30 beide Nuten 33 und 34 sichtbar, so daß die Bedienungsperson erkennen kann, daß der Schieber nunmehr sich in Sterilisations­ stellung befindet.

In dieser Stellung befindet sich die Unterkante des Kolbens 19 oberhalb der Bohrungen 24, so daß diese freigegeben sind und mithin mit dem Behälterinnenraum in Verbindung stehen. Dies bedeutet, daß sich der Innendruck des Behälters über die Bohrungen 24 und das Anschlußstück 23 sowie den Verbindungsschlauch 15 in das Innere der Membranschläuche 5 fortpflanzen kann, so daß diese in der beschriebenen Weise außen und innen mit demselben Druck beaufschlagt sind.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere von Kulturmedien zur Vermehrung von Gewebekulturen mit einem Gasaustausch über von einem Träger getragene und auf Halterungen aufgewickelte Membranschläuche, die in einem die Flüssigkeit enthaltenden Behälter bewegt werden, wobei die Membranschläuche über flexible Verbindungsschläuche mit Anschlußstutzen im Deckel des Behälters in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Behälter­ deckel (10) geführte Anschlußstutzen für den Verbindungs­ schlauch (15) durch einen Schieber (11) ersetzt ist, der in einer Schieberstellung den angeschlossenen Verbindungs­ schlauch (15) und damit die Membranschläuche (5) mit dem Innendruck des Behälters (6) und in der anderen Schieber­ stellung mit dem Begasungsmedium beaufschlagt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (11) ein zylindrisches Gehäuse (16) aufweist, welches mit einem zylindrischen Kolben (19) versehen ist, der eine zentrale durchgehende Bohrung (20) aufweist und an seinem nach außen weisenden Ende (21) mit einem Anschluß­ abschnitt (22) für die Zufuhr des Begasungsmediums oder für den Anschluß an einen Kondensatableiter versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) an seinem im Behälterinnenraum liegenden Ende mit einem Anschlußstück (23) für den Verbindungs­ schlauch (15) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (23) in Flucht zur Bohrung (20) des Kolbens (19) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Gehäuses (16) im Bereich des unteren Endes des Kolbens (19) wenigstens eine Bohrung (24) vorgesehen ist, die bei entsprechender Schieberstellung mit dem Gehäuse­ inneren und damit mit dem Anschlußstück (23) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei entsprechender Schieberstellung beidseits dieser Bohrung (24) Dichtungen (25) auf dem Außenumfang des Kolbens (19) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (23) mit dem Behälterinnenraum in der oberen Lage des Kolbens (19) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenbewegung durch einen in einer Ringnut (26) des Gehäuses (16) geführten Flansch (27) sowohl in der oberen als auch in der unteren Stellung begrenzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) des Schiebers (11) in senkrechter Lage mittels einer Gewindemuffe (17) in den Deckel (10) des Behälters (6) eingeschraubt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gehäusewandung und der Gewindemuffe (17) Dichtungsringe (18) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuffe (17) mit einem nach oben weisenden Gewindestutzen (17 a) versehen ist, der von einer Überwurfmutter (28) übergriffen wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fixierung für die jeweilige Schalt­ lage des Kolbens (19) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung aus einem Quetschring (31) besteht, welcher in eine umlaufende Nut (35) einer stutzenförmigen Verlängerung (29) der Überwurfmutter (28) eingelegt ist und über einen Druck­ ring (32) gegen die Außenfläche des Kolbens (19) mittels einer weiteren Überwurfmutter (30) spannbar ist.

14. Vorrichtung ach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Kolbens (19) jenseits des Quetschringes (31) mit zwei umlaufenden nutförmigen Markierungen (33, 34) versehen ist, an welchen die jeweilige Schaltstellung des Kolbens (19) ablesbar ist.