EP3234522A1 - Laborgerät - Google Patents

Laborgerät

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Publication number
EP3234522A1
EP3234522A1 EP15817795.6A EP15817795A EP3234522A1 EP 3234522 A1 EP3234522 A1 EP 3234522A1 EP 15817795 A EP15817795 A EP 15817795A EP 3234522 A1 EP3234522 A1 EP 3234522A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
temperature
heating
medium
container
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15817795.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Lohmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hans Heidolph GmbH and Co KG
Original Assignee
Hans Heidolph GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hans Heidolph GmbH and Co KG filed Critical Hans Heidolph GmbH and Co KG
Publication of EP3234522A1 publication Critical patent/EP3234522A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/22—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for apportioning materials by weighing prior to mixing them
    • G01G19/24—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for apportioning materials by weighing prior to mixing them using a single weighing apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B01F33/452—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using independent floating stirring elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2115—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G01G—WEIGHING
    • G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/04—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing fluids, e.g. gases, pastes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F2035/99—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/23—Mixing of laboratory samples e.g. in preparation of analysing or testing properties of materials

Definitions

  • the invention relates to a laboratory apparatus, in particular a magnetic stirrer, with a heating unit for heating a medium contained in a container, in particular a liquid, and with a control unit which is adapted to control the heating power of the heating unit, the temperature of the medium, the heating unit and / or container.
  • Such laboratory devices are basically known.
  • magnetic stirrers may be equipped with a heating plate to simultaneously heat a medium during mixing, for example to a temperature of up to 300 ° C.
  • the mixing speeds may be, for example, 30 to 1400 rpm.
  • a container can be mounted with a medium.
  • the container in particular a beaker or an Erlenmeyer flask, can be of essentially any size and, for example, have a capacity of 50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, 750 ml, 1 l, 5 l, 10 l or 20 l.
  • the laboratory device can also be, for example, a rotary evaporator or large rotary evaporator.
  • the piston size of an associated evaporating flask may in this case be, for example, up to 5 l or up to 20 l.
  • the regulation of the temperature is based on temperature data, which are determined by at least one temperature sensor.
  • temperature data are determined by at least one temperature sensor.
  • two temperature sensors can be provided in the medium and / or two temperature sensors in the heating plate.
  • a temperature sensor is used here as a rule sensor, while the additional sensor acts as a redundant plausibility sensor.
  • the heating unit in order to determine whether there is a large or small volume of medium in the container and thus, in principle, a higher or lower heating power is required, the heating unit is initially operated at full power, e.g. at 800 watts. In this case, the temperature rise of the liquid within a certain period of time, e.g. 10 seconds, to be determined. Since in principle the temperature increase is greater, the less medium there is in the container, it can be estimated from the temperature rise or the temperature gradient, which volume of the medium is in the container. The thus estimated volume can then be incorporated as a parameter in the heating power or temperature control. In particular, a smaller volume must be heated less than a larger volume to reach the same temperature over the same time period.
  • the determination of the volume of the medium based on the temperature rise or the temperature gradient is relatively inaccurate, so that it may happen that the heating power is set so that either too little or too much heating, and accordingly either the heating takes too long or Temperature overshoot occur.
  • a weight determination unit for determining the weight of the medium, wherein the regulation of the temperature, in particular special by controlling the heating power of the heating unit, depending on the specific weight.
  • the container is, as is apparent from the wording of independent claim 1, not mandatory part of the claimed laboratory equipment.
  • the laboratory device may also include a container.
  • protection is also claimed for a system comprising a laboratory apparatus according to the invention and a container for holding a liquid which can be heated by the heating unit of the laboratory apparatus, in particular for the case that the container has a temperature sensor in order to regulate the temperature of the container.
  • the weight of a medium can be determined and used as a parameter for the heating power or for controlling the temperature. This is much more accurate than volume determination by means of a temperature rise caused by a defined heat pulse at the beginning of the heating process, as known in the art.
  • the weight data can be included in the regulation of the temperature without being visually displayed.
  • an optical indication of the weight is conceivable for a user.
  • the controlled temperature may be the temperature of the medium, the temperature of the heating unit or the temperature of the container, i. the temperature of the medium can be controlled both directly and indirectly by controlling the temperature of the heating unit or tank.
  • the container can be weighed without medium.
  • the weight determination unit can be calibrated or calibrated. For example, either an empty container on the Schuvorrich- tion and then filled with a medium or it can be placed directly on the heater with a medium filled container. Then the weight of the medium is determined. If a high weight is present, it must be heated correspondingly to a lower weight.
  • the control unit controls, inter alia, based on the weight data obtained, the heating power of the heating unit.
  • the control of the heating unit can be carried out in particular via pulse width modulation or be designed as an analog control.
  • the heating unit may be designed in particular as a resistance heater.
  • the heating unit may comprise a heating plate on which the container is placed.
  • the weight can for example be determined once at the beginning of a mixing and / or heating process. This is sufficient in particular if the weight remains substantially constant during the mixing or heating process. However, if evaporation and thus changes in the weight of the medium may occur, the weight may also be continuous, i. continuously or at certain time intervals. The newly determined weight data can be reported to the control unit in order to adjust the heating power accordingly using these parameters. Such an approach may also be useful if medium is refilled.
  • the weight determination unit comprises a weighing cell, in particular a spring body provided with strain gauges.
  • the weight-determining unit in particular the weighing cell, is arranged between the heating unit designed in particular as a heating plate and a device body of the laboratory appliance. Feet can be attached to the device body, for example to position the laboratory device on a laboratory bench.
  • the device body may in particular comprise the control unit.
  • the laboratory device according to the invention and / or a system comprising the laboratory device according to the invention comprises at least one temperature sensor for determining the temperature of the heating unit, the container and / or the medium.
  • the at least one temperature sensor can be integrated in the heating unit, integrated in the container and / or immersed in the medium.
  • the at least one temperature sensor is preferably part of the laboratory device.
  • the at least one temperature sensor is preferably part of the laboratory device or of a system which comprises the laboratory device according to the invention and the container.
  • the at least one temperature sensor is preferably part of a system comprising the laboratory device according to the invention and the at least one temperature sensor.
  • at least two temperature sensors can be provided, in particular a control sensor and a redundant plausibility sensor. Errors in the temperature measurement can be easily detected in this way.
  • a temperature sensor is integrated in the heating unit, for example, a respective threaded bore can be provided in the heating unit, in which the temperature sensor can be introduced.
  • the laboratory device is designed such that the weight of the medium at the beginning of the temperature control, in particular before the start of the temperature control determined and the heating power, in particular at least the initial heating power, in dependence on the determined at the beginning of the temperature control weight.
  • a single weight determination only at the beginning of the temperature control can be provided in particular if the weight of the medium does not change during the mixing or heating process. Alternatively, the weight may be continuously determined and reported to the control unit to adjust the heating power as the weight changes.
  • control unit is designed such that the heating power of the heating unit is controlled such that an increase in temperature of the heating unit and / or the container per unit time does not exceed a predetermined, maximum allowable value.
  • a certain temperature gradient must not be exceeded in this case during heating therefore.
  • the laboratory device in particular for protection against overheating of the heating unit and / or the container, switches off the heating unit if a set limit value of the temperature is exceeded.
  • the invention also relates to a method for operating a laboratory apparatus, in particular a magnetic stirrer, in which a medium, in particular a liquid, contained in a container is heated by means of a heating unit, and the temperature of the medium by means of a control unit by controlling the heating power of the heating unit.
  • the heating unit and / or the container is regulated.
  • the weight of the medium is determined, the temperature depending on the determined weight. is valid.
  • the weight of the medium in the container is thus preferably first determined and the heat output of the heating unit is regulated as a function of this parameter.
  • the temperature of the heating unit, the container and / or the medium is determined by means of at least one temperature sensor, which is integrated in particular in the heating unit, integrated in the container and / or immersed in the medium.
  • the weight of the medium is determined at the beginning of the temperature control and the heating power is set as a function of the weight determined at the beginning of the temperature control.
  • the weight data can, as already mentioned above, also be continuously determined and communicated to the control unit.
  • the laboratory device may be designed such that the weight of the medium is continuously determined and the heating power is adjusted accordingly with a change in weight.
  • the heating power of the heating unit is controlled such that a temperature increase of the heating unit and / or the container per unit time does not exceed a predetermined, maximum allowable value.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a laboratory device according to the invention including container.
  • the illustrated embodiment is merely exemplary in nature.
  • the number and the position of the temperature sensor shown can vary as desired.
  • Fig. 1 shows a magnetic stirrer with heating function, i. a Schurrounder, with a device body 10 and a heating plate 12.
  • a container 18 is arranged, which is filled with a means of the heating plate 12 to be heated liquid 20.
  • the liquid 20 is an unillustrated Magnetetrrock- rods, which is placed in a known manner by a not shown, arranged in the device body 10, rotating magnet in a rotating, the liquid 20 mixing movement.
  • a temperature sensor 22 is provided, which dips into the liquid 20 in order to determine the temperature of the liquid 20 continuously.
  • the determined temperature is fed back to a control unit 16 arranged in the device body 10, which controls the heating power of the heating plate 12.
  • the liquid 20 is first brought to a predetermined temperature and then kept at the predetermined temperature.
  • a second temperature sensor 22 ' is provided, which is integrated in the heating plate 12.
  • the temperature of the heating plate 12 which is reported to the control unit 16, are monitored.
  • a predetermined temperature threshold is exceeded, the Hot plate 12 is turned off by the control unit 16 or the heating power can be reduced accordingly to prevent overheating and thus a possible damage to the heating plate 12.
  • the first temperature sensor 22 can then be omitted.
  • a weight determining unit 14 is provided, which is arranged between the heating plate 12 and the device body 10 to determine the weight of the liquid 20 at the beginning of the temperature control.
  • the weight determination unit 14 may be a load cell.
  • the weight of the liquid 20 is passed to the control unit 16.
  • the determined weight can then be used as a parameter in the regulation of the temperature of the liquid 20. This is advantageous because more energy is required to heat a larger amount of liquid than to heat a small amount of liquid. Accordingly, the higher the weight of the liquid 20, the higher the heating power can be chosen.
  • the weight of the container 18 alone and on the other hand determines the common weight of the container 18 and the liquid 20 and from the difference of these two weights, the weight of the liquid 20 can be determined.
  • the weight of the container 18 may also be known to the magnetic stirrer or manually entered into the magnetic stirrer, so that a separate weight determination for the container 18 is not required.
  • the weight of the liquid 20 can be determined once at the beginning of the temperature control, as explained above. Alternatively, however, it is also possible to determine the weight continuously, in particular if a portion of the liquid 20 is evaporated or liquid is replenished. In this case, the Heating power depending on the changing weight data readjusted or adjusted accordingly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laborgerät, insbesondere Magnetrührer, mit einer Heizeinheit zum Heizen eines in einem Behälter befindlichen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit, und mit einer Regelungseinheit, die dazu ausgebildet ist, durch Steuerung der Heizleistung der Heizeinheit die Temperatur des Mediums, der Heizeinheit und/oder des Behälters zu regeln, wobei eine Gewichtsbestimmungseinheit zur Bestimmung des Gewichts des Mediums vorgesehen ist, wobei die Regelung der Temperatur in Abhängigkeit von dem bestimmten Gewicht erfolgt.

Description

Laborgerät
Die Erfindung betrifft ein Laborgerät, insbesondere einen Magnetrührer, mit einer Heizeinheit zum Heizen eines in einem Behälter befindlichen Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit, und mit einer Regelungseinheit, die dazu ausgebildet ist, durch Steuerung der Heizleistung der Heizeinheit die Temperatur des Mediums, der Heizeinheit und/oder des Behälters zu regeln.
Derartige Laborgeräte sind grundsätzlich bekannt. So können Magnetrührer mit einer Heizplatte ausgestattet sein, um ein Medium während des Mischens auch gleichzeitig zu erhitzen, beispielsweise auf eine Temperatur von bis zu 300°C. Die Drehzahlen beim Mischen können beispielsweise 30 bis 1400 U/min betragen. Auf die Heizeinheit, deren Leistung z.B. bis zu 800 Watt betragen kann, kann ein Behälter mit einem Medium aufgesetzt werden. Der Behälter, insbesondere ein Becherglas oder ein Erlenmeyerkolben, kann im Wesentlichen beliebig groß dimensioniert sein und beispielsweise ein Fassungsvermögen von 50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, 750 ml, 1 I, 5 I, 10 I oder 20 I aufweisen. Bei dem Laborgerät kann es sich auch beispielsweise um einen Rotationsverdampfer oder Großrotationsver- dampfer handeln. Die Kolbengröße eines zugehörigen Verdampfungskolbens kann hierbei beispielsweise bis zu 5 I bzw. bis zu 20 I betragen.
Die Regelung der Temperatur erfolgt anhand von Temperaturdaten, welche durch wenigstens einen Temperaturfühler ermittelt werden. Beispielsweise können bei einem Magnetrührer zwei Temperaturfühler in dem Medium und/oder zwei Temperaturfühler in der Heizplatte vorgesehen sein. Ein Temperaturfühler dient hierbei als Regelfühler, während der zusätzliche Fühler als redundanter Plausibilitätsfüh- ler fungiert.
Bei bekannten Magnetrührern wird zur Bestimmung, ob sich in dem Behälter ein großes oder kleines Volumen des Mediums befindet und damit ob grundsätzlich eine höhere oder geringere Heizleistung erforderlich ist, die Heizeinheit zu Beginn bei voller Leistung betrieben, z.B. bei 800 Watt. Dabei kann der Temperaturanstieg der Flüssigkeit innerhalb eines bestimmten Zeitraums, z.B. 10 Sekunden, bestimmt werden. Da grundsätzlich der Temperaturanstieg umso größer ist, je weniger Medium sich in dem Behälter ist, kann aus dem Temperaturanstieg bzw. dem Temperaturgradienten geschätzt werden, welches Volumen des Mediums sich in dem Behälter befindet. Das derart geschätzte Volumen kann dann als Parameter in die Heizleistung bzw. Regelung der Temperatur einfließen. Insbesondere muss ein geringeres Volumen weniger stark geheizt werden als ein größeres Volumen, um innerhalb desselben Zeitraums dieselbe Temperatur zu erreichen.
Die Bestimmung des Volumens des Mediums anhand des Temperaturanstiegs bzw. des Temperaturgradienten ist jedoch vergleichsweise ungenau, so dass es vorkommen kann, dass die Heizleistung derart eingestellt wird, dass entweder zu wenig oder zu stark geheizt wird, und entsprechend entweder das Aufheizen zu lange dauert oder Temperaturüberschwinger auftreten.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Laborgerät zu schaffen, mit dem das Aufheizen eines Mediums auf einfache Weise verbessert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.
Erfindungsgemäß ist eine Gewichtsbestimmungseinheit zur Bestimmung des Gewichts des Mediums vorgesehen, wobei die Regelung der Temperatur, insbe- sondere durch entsprechende Steuerung der Heizleistung der Heizeinheit, in Abhängigkeit von dem bestimmten Gewicht erfolgt.
Der Behälter ist, wie sich aus dem Wortlaut des unabhängigen Anspruchs 1 ergibt, nicht zwingender Bestandteil des beanspruchten Laborgeräts. Gleichwohl kann das Laborgerät auch einen Behälter umfassen. Alternativ und/oder zusätzlich wird auch für ein System umfassend ein erfindungsgemäßes Laborgerät und einen Behälter zur Aufnahme einer durch die Heizeinheit des Laborgeräts heizbaren Flüssigkeit Schutz beansprucht, insbesondere für den Fall, dass der Behälter einen Temperatursensor aufweist, um die Temperatur des Behälters zu regeln.
Erfindungsgemäß kann das Gewicht eines Mediums bestimmt werden und als Parameter für die Heizleistung bzw. zur Regelung der Temperatur verwendet werden. Dies ist wesentlich exakter als eine Volumenbestimmung mit Hilfe eines durch einen definierten Heizpuls zu Beginn des Heizvorgangs verursachten Temperaturanstiegs, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Insbesondere können die Gewichtsdaten in die Regelung der Temperatur einfließen, ohne optisch angezeigt zu werden. Alternativ ist jedoch eine optische Anzei- ge des Gewichts für einen Benutzer denkbar.
Bei der geregelten Temperatur kann es sich um die Temperatur des Mediums, die Temperatur der Heizeinheit oder die Temperatur des Behälters handeln, d.h. die Temperatur des Mediums kann sowohl direkt als auch indirekt, über die Regelung der Temperatur der Heizeinheit oder des Behälters, geregelt wird.
Um bei der Bestimmung des Gewichts des Mediums das Gewicht des Behälters zu berücksichtigen, kann zunächst der Behälter ohne Medium gewogen werden. Die Gewichtsbestimmungseinheit kann hierbei kalibriert bzw. geeicht werden. Beispielsweise kann entweder zunächst ein leerer Behälter auf die Heizvorrich- tung gestellt und anschließend mit einem Medium befüllt werden oder es kann direkt ein mit einem Medium gefüllter Behälter auf die Heizvorrichtung gestellt werden. Daraufhin wird das Gewicht des Mediums bestimmt. Liegt ein hohes Gewicht vor, so muss gegenüber einem geringeren Gewicht entsprechend stärker geheizt werden.
Die Regelungseinheit steuert unter anderem anhand der gewonnenen Gewichtsdaten die Heizleistung der Heizeinheit. Die Steuerung der Heizeinheit kann insbesondere über Pulsweitenmodulation erfolgen oder als eine analoge Steuerung ausgebildet sein. Die Heizeinheit kann insbesondere als Widerstandsheizung ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Heizeinheit eine Heizplatte umfassen, auf der der Behälter abgestellt wird.
Das Gewicht kann beispielsweise einmalig zu Beginn eines Misch- und/oder Heiz- Vorgangs bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann ausreichend, wenn das Gewicht während des Misch- bzw. Heizvorgangs im Wesentlichen konstant bleibt. Falls es jedoch zu Verdampfungen und somit zu Änderungen des Gewichts des Mediums kommen kann, kann das Gewicht auch fortlaufend, d.h. kontinuierlich oder in bestimmten zeitlichen Intervallen, ermittelt werden. Die neu bestimmten Gewichtsdaten können an die Regelungseinheit gemeldet werden, um anhand dieser Parameter die Heizleistung entsprechend anzupassen. Eine derartige Vorgehensweise kann auch dann sinnvoll sein, falls Medium nachgefüllt wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der weite- ren Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Gewichtsbestimmungseinheit eine Wägezelle, insbesondere einen mit Dehnmessstreifen versehenen Federkörper. Grundsätzlich sind als Gewichtsbestimmungseinheit jedoch sämtliche Vorrichtun- gen denkbar, welche geeignet sind, das Gewicht des Mediums zu bestimmen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Gewichtsbestimmungseinheit, insbesondere die Wägezelle, zwischen der insbesondere als Heizplatte ausgebildeten Heizeinheit und einem Gerätekorpus des Laborgeräts angeordnet. An dem Gerä- tekorpus können Standfüße angebracht sein, beispielsweise um das Laborgerät auf einem Labortisch zu positionieren. Der Gerätekorpus kann insbesondere die Regelungseinheit umfassen. Dadurch, dass die Gewichtsbestimmungseinheit zwischen der Heizeinheit und dem Gerätekorpus angeordnet ist, lastet nicht das gesamte Gewicht des Laborgeräts auf der Gewichtsbestimmungseinheit, sondern lediglich das Gewicht der Heizplatte, des Behälters sowie des Mediums.
Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Laborgerät und/oder ein System, das das erfindungsgemäße Laborgerät umfasst, zumindest einen Temperaturfühler zur Bestimmung der Temperatur der Heizeinheit, des Behälters und/oder des Mediums. Der zumindest eine Temperaturfühler kann in der Heizeinheit integriert, in dem Behälter integriert und/oder in das Medium eintauchbar sein. In dem Fall, dass der Temperaturfühler in der Heizeinheit integriert ist, ist der zumindest eine Temperaturfühler bevorzugt Bestandteil des Laborgeräts. In dem Fall, dass der Temperaturfühler in dem Behälter integriert ist, ist der zumindest eine Temperatur- fühler bevorzugt Bestandteil des Laborgeräts oder eines Systems, das das erfindungsgemäßes Laborgerät und den Behälter umfasst. In dem Fall, dass der Temperaturfühler in das Medium eintauchbar ist, ist der zumindest eine Temperaturfühler bevorzugt Bestandteil eines Systems, das das erfindungsgemäßes Laborgerät und den zumindest einen Temperaturfühler umfasst. Insbesondere können auch wenigstens zwei Temperaturfühler vorgesehen sein, insbesondere ein Regelfühler und ein redundanter Plausibilitätsfühler. Fehler bei der Temperaturmessung können auf diese Weise einfach erkannt werden. Falls ein Temperaturfühler in der Heizeinheit integriert ist, kann beispielsweise eine jeweilige Gewindebohrung in der Heizeinheit vorgesehen sein, in welche der Temperaturfühler einge- bracht werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Laborgerät derart ausgebildet, dass das Gewicht des Mediums zu Beginn der Temperaturregelung, insbesondere vor Beginn der Temperaturregelung, bestimmt und die Heizleistung, insbesondere zumindest die anfängliche Heizleistung, in Abhängigkeit von dem zu Beginn der Temperaturregelung bestimmten Gewicht eingestellt wird. Eine einmalige Gewichtsbestimmung lediglich zu Beginn der Temperaturregelung kann insbesondere dann vorgesehen sein, falls sich das Gewicht des Mediums während des Misch- bzw. Aufheizvorgangs nicht ändert. Alternativ kann das Gewicht fortlaufend bestimmt und an die Regelungseinheit gemeldet werden, um die Heizleistung bei einer Änderung des Gewichts entsprechend anzupassen.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Regelungseinheit derart ausgebildet, dass die Heizleistung der Heizeinheit derart gesteuert wird, dass eine Tempera- turerhöhung der Heizeinheit und/oder des Behälters pro Zeiteinheit einen vorgegebenen, maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Ein gewisser Temperaturgradient darf in diesem Fall beim Heizen folglich nicht überschritten werden. Insbesondere soll nicht stärker geheizt werden, als Wärme vom Behälter bzw. vom Medium aufgenommen werden kann. Darüber hinaus und/oder in diesem Zusam- menhang kann vorgesehen sein, dass das Laborgerät, insbesondere zum Schutz vor Überhitzung der Heizeinheit und/oder des Behälters, die Heizeinheit abschaltet, falls ein eingestellter Grenzwert der Temperatur überschritten wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Laborgeräts, insbe- sondere Magnetrührers, bei dem mittels einer Heizeinheit ein in einem Behälter befindliches Medium, insbesondere eine Flüssigkeit, geheizt wird, und mittels einer Regelungseinheit durch Steuerung der Heizleistung der Heizeinheit die Temperatur des Mediums, der Heizeinheit und/oder des Behälters geregelt wird. Mittels einer Gewichtsbestimmungseinheit wird das Gewicht des Mediums be- stimmt, wobei die Temperatur in Abhängigkeit von dem bestimmten Gewicht gere- gelt wird. Vorzugsweise wird somit zunächst das Gewicht des Mediums im Behälter bestimmt und in Abhängigkeit von diesem Parameter die Heizleistung der Heizeinheit geregelt. Insbesondere wird mittels zumindest eines Temperaturfühlers, der insbesondere in der Heizeinheit integriert, in dem Behälter integriert und/oder in das Medium eingetaucht ist, die Temperatur der Heizeinheit, des Behälters und/oder des Mediums bestimmt.
Nach einer Ausführungsform wird, analog zu der entsprechenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborgeräts, das Gewicht des Mediums zu Beginn der Temperaturregelung bestimmt und die Heizleistung in Abhängigkeit von dem zu Beginn der Temperaturregelung bestimmten Gewichts eingestellt. Die Gewichtsdaten können jedoch, wie vorstehend bereits erwähnt, auch fortlaufend bestimmt und der Regelungseinheit mitgeteilt werden. Das Laborgerät kann derart ausgebildet sein, dass das Gewicht des Mediums fortlaufend bestimmt und die Heizleistung bei einer Änderung des Gewichts entsprechend angepasst wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird, analog zu der entsprechenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborgeräts, die Heizleistung der Heizeinheit derart gesteuert, dass eine Temperaturerhöhung der Heizeinheit und/oder des Behälters pro Zeiteinheit einen vorgegebenen, maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.
Alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sind insbesondere dazu ausgebildet, nach dem hier beschriebenen Verfahren betrieben zu werden, und umgekehrt. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden. Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laborgeräts samt Behälter.
Zunächst wird festgestellt, dass die dargestellte Ausführungsform rein beispielhafter Natur ist. Insbesondere können die Anzahl und die Position der dargestellten Temperaturfühler beliebig variieren.
Fig. 1 zeigt einen Magnetrührer mit Heizfunktion, d.h. einen Heizrührer, mit einem Gerätekorpus 10 und einer Heizplatte 12. Auf der Heizplatte 12 ist ein Behälter 18 angeordnet, welcher mit einer mittels der Heizplatte 12 zu heizenden Flüssigkeit 20 gefüllt ist. In der Flüssigkeit 20 befindet sich ein nicht dargestelltes Magnetrühr- Stäbchen, das in bekannter Weise durch einen nicht dargestellten, in dem Gerätekorpus 10 angeordneten, rotierenden Magnet in eine rotierende, die Flüssigkeit 20 mischende Bewegung versetzt wird.
Zur Regelung der Temperatur der Flüssigkeit 20 ist ein Temperaturfühler 22 vor- gesehen, der in die Flüssigkeit 20 eintaucht, um die Temperatur der Flüssigkeit 20 fortlaufend zu bestimmen. Die bestimmte Temperatur wird an eine in dem Gerätekorpus 10 angeordnete Regelungseinheit 16 rückkoppelt, welche die Heizleistung der Heizplatte 12 steuert. Beispielsweise kann mittels der Temperaturregelung die Flüssigkeit 20 zunächst auf eine vorgegebene Temperatur gebracht und dann auf der vorgegebenen Temperatur gehalten werden.
Darüber hinaus ist ein zweiter Temperaturfühler 22' vorgesehen, der in der Heizplatte 12 integriert ist. Mittels des zweiten Temperaturfühlers 22' kann die Temperatur der Heizplatte 12, die an die Regelungseinheit 16 gemeldet wird, überwacht werden. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Temperaturschwellwerts kann die Heizplatte 12 durch die Regelungseinheit 16 abgeschaltet oder die Heizleistung entsprechend reduziert werden, um ein Überhitzen und damit eine eventuelle Beschädigung der Heizplatte 12 zu vermeiden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Temperatur der Flüssigkeit 20 indirekt über die durch den zweiten Temperatur- fühler 22' ermittelte Temperatur zu regeln. Der erste Temperaturfühler 22 kann dann weggelassen werden.
Ferner ist eine Gewichtsbestimmungseinheit 14 vorgesehen, die zwischen der Heizplatte 12 und dem Gerätekorpus 10 angeordnet ist, um das Gewicht der Flüssigkeit 20 zu Beginn der Temperaturregelung zu bestimmen. Bei der Gewichtsbestimmungseinheit 14 kann es sich beispielsweise um eine Wägezelle handeln. Das Gewicht der Flüssigkeit 20 wird an die Regelungseinheit 16 weitergegeben. Das bestimmte Gewicht kann dann als Parameter in die Regelung der Temperatur der Flüssigkeit 20 einfließen. Dies ist deshalb von Vorteil, da zum Heizen einer größeren Flüssigkeitsmenge mehr Energie erforderlich ist, als zum Heizen einer hierzu geringen Flüssigkeitsmenge. Entsprechend kann die Heizleistung umso höher gewählt werden, je größer das Gewicht der Flüssigkeit 20 ist.
Zur Bestimmung des Gewichts der Flüssigkeit 20 kann beispielsweise einerseits das Gewicht des Behälters 18 alleine und andererseits das gemeinsamen Gewicht des Behälters 18 und der Flüssigkeit 20 bestimmt und aus der Differenz dieser beiden Gewichte das Gewicht der Flüssigkeit 20 bestimmt werden. Alternativ kann das Gewicht des Behälters 18 dem Magnetrührer auch bekannt sein oder in den Magnetrührer manuell eingegeben werden, so dass eine separate Gewichtsbestimmung für den Behälter 18 nicht erforderlich ist.
Das Gewicht der Flüssigkeit 20 kann einmalig zu Beginn der Temperaturregelung bestimmt werden, wie es vorstehend erläutert ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Gewicht fortlaufend zu bestimmen, insbesondere wenn ein Teil der Flüssigkeit 20 verdampft oder Flüssigkeit nachgefüllt wird. In diesem Fall kann die Heizleistung in Abhängigkeit von den sich ändernden Gewichtsdaten entsprechend nachjustiert bzw. angepasst werden.
Bezugszeichenliste
10 Gerätekorpus
12 Heizplatte, Heizeinheit
14 Gewichtsbestinnnnungseinheit
16 Regelungseinheit
18 Behälter
20 Flüssigkeit, Medium
22, 22' Temperaturfühler

Claims

Patentansprüche
1. Laborgerät, insbesondere Magnetrührer,
mit einer Heizeinheit (12) zum Heizen eines in einem Behälter (18) befindlichen Mediums (20), insbesondere einer Flüssigkeit, und
mit einer Regelungseinheit (16), die dazu ausgebildet ist, durch Steuerung der Heizleistung der Heizeinheit (12) die Temperatur des Mediums (20), der Heizeinheit (12) und/oder des Behälters (18) zu regeln,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass eine Gewichtsbestimmungseinheit (14) zur Bestimmung des Gewichts des Mediums (20) vorgesehen ist,
wobei die Regelung der Temperatur in Abhängigkeit von dem bestimmten Gewicht erfolgt.
2. Laborgerät nach Anspruch 1 ,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Gewichtsbestimmungseinheit (14) eine Wägezelle umfasst.
3. Laborgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Gewichtsbestimmungseinheit (14) zwischen der insbesondere als Heizplatte ausgebildeten Heizeinheit (12) und einem Gerätekorpus (10) des Laborgeräts angeordnet ist. Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
g e k e n n z e i c h n e t durch
zumindest einen Temperaturfühler (22, 22'), der in der Heizeinheit (12) integriert ist, zur Bestimmung der Temperatur der Heizeinheit (12).
Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Laborgerät derart ausgebildet ist, dass das Gewicht des Mediums (20) zu Beginn der Temperaturregelung bestimmt und die Heizleistung in Abhängigkeit von dem zu Beginn der Temperaturregelung bestimmten Gewicht eingestellt wird.
Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
dass das Laborgerät derart ausgebildet ist, dass das Gewicht des Mediums (20) fortlaufend bestimmt und die Heizleistung bei einer Änderung des Gewichts entsprechend angepasst wird.
Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Regelungseinheit (16) derart ausgebildet ist, dass die Heizleistung der
Heizeinheit (12) derart gesteuert wird, dass eine Temperaturerhöhung der
Heizeinheit (12) und/oder des Behälters (18) pro Zeiteinheit und/oder eine absolute Temperatur der Heizeinheit (12) und/oder des Behälters (18) einen jeweiligen vorgegebenen, maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.
Verfahren zum Betrieb eines Laborgeräts, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Magnetrührers, bei dem mittels einer Heizeinheit (12) ein in einem Behälter (18) befindliches Medium (20), insbesondere eine Flüssigkeit, geheizt wird, und mittels einer Regelungseinheit (16) durch Steuerung der Heizleistung der Heizeinheit (12) die Temperatur des Mediums (20), der Heizeinheit (12) und/oder des Behälters (18) geregelt wird,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
mittels einer Gewichtsbestimmungseinheit (14) das Gewicht des Mediums
(20) bestimmt wird,
wobei die Temperatur in Abhängigkeit von dem bestimmten Gewicht geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
mittels zumindest eines Temperaturfühlers (22, 22'), der insbesondere in der Heizeinheit (12) integriert, in den Behälter (18) integriert und/oder in das Medium (20) eingetaucht ist, die Temperatur der Heizeinheit (12), des Behälters (18) und/oder des Mediums (20) bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Gewicht des Mediums (20) zu Beginn der Temperaturregelung be- stimmt und die Heizleistung in Abhängigkeit von dem zu Beginn der Temperaturregelung bestimmten Gewicht eingestellt wird, und/oder
das Laborgerät derart ausgebildet ist, dass das Gewicht des Mediums (20) fortlaufend bestimmt und die Heizleistung bei einer Änderung des Gewichts entsprechend angepasst wird, und/oder
die Heizleistung der Heizeinheit (12) derart gesteuert wird, dass eine Temperaturerhöhung der Heizeinheit (12) und/oder des Behälters (18) pro Zeiteinheit und/oder eine absolute Temperatur der Heizeinheit (12) und/oder des Behälters (18) einen jeweiligen vorgegebenen, maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.
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