Laborreaktor mit einem Reaktionsgefäß

Die Erfindung betrifft einen Laborreaktor mit einem abgeschlossen und mit einer Einrichtung zur änderung des Drucks, , also mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines überdrucks oder eines Unterdrucks, verbundenen Reaktionsgefäß zur Aufnahme von zu bearbeitenden und/oder zu mischenden und/oder miteinander reagierenden Stoffen und mit wenigstens einem in dieses Gefäß eingreifenden Bearbeitungs- und/oder Messaggregat oder Misch- und/oder Rührgerät sowie mit einer das Gefäß aufnehmenden HaI- terung, welche eine eine Aufstellfläche zugewandte Unterseite hat.

Derartige Laborreaktoren sind in vielfältiger Form und unterschiedlicher Bauweise bekannt. Häufig sind sie modular aufge- baut und dienen zur Optimierung und Reproduzierung chemischer Reaktions-, Misch-, Dispergier- und/oder Homogenisierungsprozesse im Labormaßstab. Beispielsweise können damit folgende Prozesse durchgeführt werden:

Herstellen von Cremes, Lotionen, Emulsionen, Liposom-Zu- bereitungen aus dem pharmazeutischen und kosmetischen Bereich,

Einarbeiten von Feststoffen wie Kalziumcarbonat , Talkum, Titandioxid und andere Substanzen in flüssige Polymere,

Einarbeiten von Additiven und festen polymeren Verbindungen in Mineralöle,

Malen und Zerfasern von Feststoffen und Fasern in Flüssigkeiten und Polymeren.

Derartige Laborreaktoren können vom Anwender häufig an die je- weilige Aufgabenstellung angepasst werden. Dabei können zum Beispiel Temperaturmessgeräte, Rührwerke, Dispergiergeräte und/oder Thermostate eingesetzt und auch in unterschiedlicher Weise, auch mittels Computer und/oder Mikroprozessor programmgesteuert werden. Dabei können ein- und doppelwandige Gefäße mit oder Bodenauslass aus speziellem Glas oder Edelstahl eingesetzt werden, wobei zur Grundausstattung in der Regel ein Stativsystem zur Halterung einerseits des Gefäßes und andererseits der einzusetzenden Apparate, Geräte und Messgeräte gehört. Die Halterung für die Geräte ist in vielen Fällen so ausgebildet, dass die Bearbeitungs- und Messgeräte oberhalb des Gefäßes befestigt werden können, so dass sie von oben her in das Gefäß eingreifen können.

Daneben sind auch Laborreaktoren bekannt, bei denen eine An- triebswelle für eine Mischeinrichtung durch den Boden des Gefäßes hindurchgeführt ist.

Bei derartigen Laborreaktoren kommt es bei der Bearbeitung von Stoffen häufig auf sehr genaue, sich aber auch während der Be- arbeitung gegebenenfalls ändernde Mengen an, die sowohl nacheinander als auch gleichzeitig einzufüllen sind oder die sich während der Bearbeitung hinsichtlich ihres Gewichts oder durch chemische Reaktionen ändern können, wenn beispielsweise eine Heizfunktion vorhanden ist.

Um das Auffüllen oder Nachfüllen oder das im Laufe eines Prozesses allmähliche Zuführen weiterer Stoffe zu ermöglichen, muss bisher dafür gesorgt werden, dass solche Stoffe in der ge-

nau richtigen Menge zugeführt werden, also jeweils zuvor abgemessen werden. Dies ist als aufwendig und umständlich anzusehen.

Es besteht deshalb die Aufgabe, einen Laborreaktor der eingangs definierten Art zu schaffen, mit welchem das Füllen, Auffüllen und/oder Nachfüllen in kontrollierter Weise einfach durchführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs definierte Laborreaktor dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der HaI- terung mehrere Aufstellfüße in Gebrauchsstellung aufwärts oder in vertikaler Richtung gegen eine Rückstell- oder Federkraft nachgiebig oder verstellbar oder beweglich gelagert und mit ei- ner Wiegeeinrichtung versehen oder verbunden oder in Wirkverbindung ist.

Dadurch ist es möglich, während der Bearbeitung von Stoffen änderungen der zu bearbeitenden Menge, beispielsweise durch Ver- dunstung, festzustellen und nachträglich einzuführende weitere Stoffe oder Produkte gewichtsmäßig oder mengenmäßig korrekt beizumischen, ohne dass die hinzuzufügenden Bestandteile separat dosiert werden müssen. Darüber hinaus ist auch eine gegebenenfalls ständige Kontrolle des Gewichts der bearbeiteten Stoffmischung möglich. Ferner kann eine sehr genaue Dosierung einzelner Mischbestandteile bei deren Einfüllen in ein schon installiertes Reaktionsgefäß erfolgen.

Besonders günstig ist es, wenn ein Teil der beweglichen La- gerung des oder der Aufstellfüße mit der Wiegeeinrichtung in Wirkverbindung ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache Möglichkeit dar, die Beweglichkeit der Aufstellfüße an einer Wägeoder Wiegeeinrichtung wirksam zu machen.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform können der oder die Aufstellfüße wenigstens teilweise aus federelastisch nachgiebigem Werkstoff bestehen und mit einem mit der Wiegeeinrichtung verbundenen, durch die Nachgiebigkeit des oder der Aufstellfüße bewegbaren übertragungselement zu der Wiegeeinrichtung versehen sein.

Besonders günstig ist es, wenn mehrere oder - bevorzugt - alle Aufstellfüße nachgiebig oder beweglich gelagert und mit einer Wiegeeinrichtung versehen oder verbunden sind. Dies ergibt ein besonders präzises Abwiegen von Mischungen und Mischungsbestandteilen.

Eine weitere Abwandlung kann vorsehen, dass wenigstens zwei Aufstellfüße oder mehrere oder alle Aufstellfüße untereinander mechanisch verbunden sind. Auch dadurch kann eine entsprechende Wiegeeinrichtung beaufschlagt oder angesteuert werden.

Die Verbindung zweier Aufstellfüße kann zwischen diesen einen Abstand zur Aufstellfläche haben oder wenigstens zwei Aufstellfüße können einstückig zu einem breiten Aufstellfuß vereinigt oder verbunden sein, der eine gemeinsame oder zwei Wiegeeinrichtungen aufweist oder beaufschlagt. Dadurch kann die Stand- festigkeit des Laborreaktors verbessert und dennoch die Wiegefunktion erreicht werden. Im Hinblick auf gängige Laborreaktoren mit mehreren einzelnen Aufstellfüßen ist jedoch die Ausführungsform bevorzugt, bei welcher diese einzelnen mehreren Aufstellfüße jeweils mit der oder einer Wiegemesseinrichtung beispielsweise über entsprechende Sensoren zusammenwirken, so dass auch bestehende Laborreaktoren weitgehend unverändert bleiben können, aber die entsprechend beweglichen oder nachgiebigen Aufstellfüße mit Wiegefunktion erhalten können.

Eine bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass die nachgiebigen oder verstellbaren oder beweglichen Aufstellfüße Hebel oder Wippen oder Endstücke beaufschlagen, die mit der Wiegeein- richtung zusammenwirken oder in Wirkverbindung oder verbunden sind oder gegebenenfalls eine Wiegeeinrichtung aufweisen.

Die durch die Aufstellfüße bewegbaren Hebel oder Wippen oder Endstücke können mit Kraftmesssensoren oder Messstreifen oder Piezoelementen als Bestandteile einer Wiegeeinrichtung versehen sein. Dadurch kann auf engstem Raum eine entsprechende Wiegefunktion verwirklicht werden.

Zweckmäßig ist es, wenn die Kraftmesssensoren mehrerer oder aller Aufstellfüße mit einem Mikroprozessor oder Rechner m der Weise kombiniert sind, dass die an den einzelnen Aufstellfüßen aufgenommenen Gewichtskräfte addiert und/oder gemittelt werden. Somit erhält der Benutzer von vorneherein jeweils eine Gewichtsangabe beziehungsweise ein Gesamtgewicht oder dessen än- derung kann m geeigneter Weise angezeigt oder einem Steuergerät zugeführt werden, welches auf eine Gewichtsänderung reagieren kann.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laborreaktors kann vorsehen, dass er einen elektronischen Speicher für Rezepturen aufweist, in welchem stoffmäßig und gewichtsmäßig definierte

Emzelbestandteile von Mischungen hinterlegt sind und durch die integrierte Wiegefunktion menügeführt abarbeitbar sind. Somit können immer wiederkehrende Bearbeitungs- oder Mischvorgänge erheblich rationalisiert und beschleunigt werden.

Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine Bedienungs- , Steuerungs- und/oder Speichereinheit vorgesehen und lösbar

mit dem Laborreaktor oder einem Gehäuse verbunden und mit den in dem Laborreaktor oder Gehäuse befindlichen Antriebsteilen, mit der Wiegeeinrichtung und/oder mit weiteren Aggregaten über Funk oder über ein Kabel verbunden ist. Somit kann der Benutzer den Laborreaktor auch in größerem Abstand bedienen beziehungsweise die verschiedenen Anzeigen ablesen, was zum Beispiel dann vorteilhaft ist, wenn der Laborreaktor unter einer Schutzhaube beispielsweise in einem Abzug betätigt werden soll und der Benutzer dennoch auch Bedienungsfunktionen ausführen möchte.

Das Rühr- und/oder Mischgerät oder Bearbeitungsaggregat des Laborreaktors kann eine Drehmomentenerkennung aufweisen, die insbesondere über die Stromaufnahme des Antriebsmotors erfolgen kann. Gegebenenfalls kann auch bei Vorhandensein eines Dreh- zahlreglers dessen Stellgröße zur Ermittlung des Drehmoments herangezogen werden. ändert sich das Drehmoment aufgrund einer Viskoseänderung, kann dies gegebenenfalls Anlass sein, einen oder mehrere Stoffe hinzuzufügen, wobei wichtig sein kann, dass dies mit einem vorgegebenen Gewicht erfolgt, welches über die Aufstellfüße und die Wiegeeinrichtung auf einfache Weise möglich ist.

Die Einrichtung zur änderung des Drucks, also zur Erzeugung eines überdrucks oder bevorzugt eines Unterdrucks in dem ent- sprechend dicht abgeschlossenen Reaktionsgefäß kann ein an den Laborreaktor oder das Reaktorgefäß anschließbare oder angeschlossene Pumpe, zum Beispiel eine Vakuumpumpe, sein. Zu dem Laborreaktor kann also diese Einrichtung zur änderung des Drucks dazugehören unabhängig davon, ob diese Einrichtung un- mittelbar Teil des Laborreaktors oder aber ein eigenständiges angeschlossenes Gerät ist. Dies kann bei einer weiteren Bearbeitung von Stoffen oder Substanzen in dem Laborreaktor zu Gewichtsveränderungen führen, die über die erfindungsgemäße Wie-

geeinrichtung erkannt und gegebenenfalls korrigiert werden kann.

Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbe- schriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich ein Laborreaktor, bei welchem das Gewicht des zu bearbeitenden oder reagierenden Gutes und eine eventuelle Gewichtsänderung, sei es während der Bearbeitung, sei es durch Hinzufügen weiterer Bestandteile, sofort erkannt und erfasst und erforderlichenfalls korrigiert oder ausgewertet werden kann.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborreaktors mit einem Reaktionsgefäß und einer Befestigungsstange für die Anbringung von Bearbeitungs- und/oder Messaggregaten oder -geraten wie Misch- und/oder Rührgeräte, Dispergier- oder Homogenisiergeräten, wobei eine Halterung mit einem Boden vorgesehen ist, an welchem unterseitig Aufstellfüße angeordnet sind,

Fig. 2 eine Ansicht der Unterseite des Bodens des Laborreaktors und

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Boden im Bereich eines Aufstellfußes gemäß der Schnittlinie D- D in Fig. 2.

Ein im Ganzen mit 1 bezeichneter Laborreaktor weist im Ausführungsbeispiel ein im Ganzen mit 2 bezeichnetes Reaktor- oder

Reaktionsgefäß zur Aufnahme und Bearbeitung von Stoffen auf, die in geeigneter Weise bearbeitet und/oder gemischt werden sollen oder miteinander reagieren können, was mit in der Zeichnung nicht näher dargestellten Bearbeitungs- und/oder Messge- raten oder -aggregaten geschehen kann, die beispielsweise im Bereich der Deckel 3 in das Reaktionsgefäß 2 eingeführt werden können. Auch könnte an oder im Bereich der Deckel 3 eine nicht näher dargestellte Einrichtung zur änderung des Drucks in dem entsprechend dicht abgeschlossenen Reaktionsgefäß 2, beispiels- weise eine Pumpe oder bevorzugt eine Vakuumpumpe angeschlossen werden oder angeschlossen sein. Derartige Geräte können an einer zu der gesamten Halterung des Laborreaktors 1 gehörenden Befestigungsstange 4 beispielsweise verstellbar und/oder lösbar angebracht werden, falls solche Aggregate oder Geräte nicht von unten her in das Reaktionsgefäß oder Reaktorgefäß 2 eingreifen.

Der gesamte Laborreaktor 1 kann auf einer Aufstellfläche aufgestellt werden und hat dazu an der dieser Aufstellfläche zugewandten, vor allem in Fig. 2 dargestellten Unterseite seines Bodens 5 mehrere, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vier Aufstellfüße 6. Diese sind gemäß Fig. 3 in Gebrauchsstellung aufwärts oder in vertikaler Richtung gegen eine Rückstell- oder Federkraft nachgiebig oder verstellbar oder beweglich gelagert und in noch zu beschreibender Weise mit einer Wiegeeinrichtung versehen oder verbunden oder in Wirkverbindung, so dass das Gewicht des Reaktor- oder Reaktionsgefäßes 2 und seines Inhaltes festgestellt und überwacht werden kann. Außerdem kann das zu bearbeitende Gut beim Einfüllen zutreffend gewichtsmäßig dosiert werden und es können ein oder mehrere Bestandteile auch nachträglich gewichtsmäßig zutreffend hinzugefügt werden, wobei damit einhergehende Gewichtsänderungen sofort durch die Wiegeeinrichtung erfasst und überwacht werden können.

Die Aufstellfüße 6 sind dabei am Boden 5 des Laborreaktors 1 gelagert, dessen Unterseite der Aufstellfläche zugewandt ist.

Gemäß Fig. 3 ist vorgesehen, dass ein Teil der beweglichen La- gerung der Aufstellfüße 6 mit der Wiegeeinrichtung in Wirkverbindung ist, wobei die Wiegeeinrichtung selbst nicht dargestellt ist. Man erkennt dabei, dass die Aufstellfüße 6 jeweils einen als Feder ausgebildeten Hebel 7 beaufschlagen, der durch eine Vergrößerung der Gewichtskraft und damit eine stärkere Verstellung des Fußes 6 in seine Lagerung hinein ausgelenkt wird. Diese durch die Aufstellfüße 6 bewegbaren federartigen Hebel 7 können mit nicht näher dargestellten Kraftmesssensoren oder Messstreifen oder Piezoelementen versehen sein oder zusammenwirken, welche Bestandteile einer Wiegeeinrichtung sind. Somit kann die Bewegung des Fußes 6 bei zunehmendem Gewicht tiefer in den Boden B hinein den federnden Hebel 7 stärker verformen und dies über die genannten Sensoren auf die Wiegeeinrichtung übertragen.

Dabei ist der als Feder ausgebildete Hebel 7 unterseitig durch eine Abdeckung 8 geschützt und kann also nicht ungewollt betätigt werden. Diese Abdeckung 8 und der federnde Hebel 7 sind dabei durch eine Schrauben 9 an dem Boden 5 befestigt beziehungsweise eingespannt.

Die Kraftmesssensoren aller Aufstellfüße 6 können dabei in nicht näher dargestellter Weise mit einem Mikroprozessor oder Rechner kombiniert sein, so dass alle von den einzelnen Aufstellfüßen 6 aufgenommenen Gewichtskraft-Anteile zu einem Ge- samtgewicht addiert werden können.

In Fig. 1 erkennt man an dem Laborreaktor 1 eine Bedienungseinheit 10, die außerdem auch eine Steuerungs- und/oder

Speichereinheit sein kann, und lösbar mit dem Laborreaktor 1 oder einem zu diesem gehörenden Gehäuse verbunden und mit in dem Laborreaktor 1 oder dessen Gehäuse befindlichen Antriebsteilen oder Aggregaten über Funk oder über ein Kabel ver- bunden ist. Somit kann die Bedienungseinheit 10 auch mit Abstand zu dem eigentlichen Laborreaktor 1 benutzt werden, falls der Laborreaktor 1 in einer weniger gut zugänglichen Position zur Anwendung kommen soll.

Das oder die Rühr- und/oder Mischgeräte oder Bearbeitungsaggregate, die entweder von oben durch einen Deckel 3 oder von unten her in das Reaktorgefäß 2 eingreifen, können in nicht näher dargestellter Weise eine Drehmomentenerkennung aufweisen, die insbesondere über die Stromaufnahme des Antriebsmotors ei- nes solchen Gerätes oder Aggregates erfolgen kann. Ferner kann an einem Rühr- und/oder Mischgerät oder Bearbeitungsaggregat ein Drehzahlregler vorgesehen sein, dessen Stellgröße zur Ermittlung des Drehmoments dienen kann.

In Fig. 1 erkennt man, dass das Reaktor- oder Reaktionsgefäß 2 abgeschlossen ist und dies erlaubt es, eine Einrichtung zur änderung des Drucks, also eine Einrichtung zur Erzeugung eines überdrucks oder eines Unterdrucks vorzusehen, um die Reaktionen des in dem Gefäß 2 befindlichen Gutes entsprechend beeinflussen zu können.

Der Laborreaktor 1 mit einem Reaktionsgefäß 2 zur Aufnahme von zu bearbeitenden Medien oder Stoffen weist Geräte oder Aggregate zum Bearbeiten oder Mischen von Medien oder Bestand- teilen oder auch zum Messen auf, die von oben her oder auch von unten her in das Reaktions- oder Reaktorgefäß 2 eingreifen können. An der Unterseite des Bodens 5 weist der Laborreaktor 1 Aufstellfüße 6 auf, die beweglich oder nachgiebig gelagert und

mit einer Wiegemesseinrichtung oder zu einer Wiegemesseinrichtung gehörenden Sensoren verbunden sind, so dass das Gewicht des zu bearbeitenden Gutes oder eine Gewichtsänderung ohne aufwendige zusätzliche Wiegevorgänge ermittelt werden können.