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