Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Rührer für Bioreaktoren, die insbesondere als Behälter mit flexiblen Wänden ausgebildet sind, mit einer Mehrzahl gelenkig miteinander verbundener Arme, die gemeinsam um eine Drehachse drehbar sind, wobei ein erster Arm mit seinem ersten Armende um die Drehachse drehbar an einer ersten Halterung angeordnet ist, die an einer ersten Seite des Behälters befestigt ist.

Rührer sind ein wesentlicher Teil von Bi oreaktoren zum Homogenisieren von Temperatur- und

Konzentrationsunterschieden. Außerdem verhindern die Rührer eine Zellabsetzung in Bioreaktoren und dispergieren die Luft bzw. Gase in begasten Bioreaktoren.

Stand der Technik

Aus der US 2,045,710 A ist ein Rührer für einen Behälter bekannt, der aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Armen besteht, die im gestreckten Zustand durch eine Behälteröffnung in den Behälter eingeschoben werden können, wobei beim Berühren des Behälterbodens einige Schenkel nach außen öffnen. Ein erster Arm ist mit den restlichen mit ihm verbunden Armen gemeinsam um eine Drehachse drehbar. Dabei ist der erste Arm mit seinem ersten Armende drehbar an einer ersten Halterung angeordnet, die an einer ersten in vertikaler Richtung oberen Seite des Behalters befestigt ist.

Nachteilig bei dem bekannten Ruhrer ist, dass er mit seinen unteren beiden Armen beim Rotieren auf der unteren Seite, den Behalterboden, schleift. Bei einem Metallbehalter erzeugt dieses Schleifen unerwünschte Partikel, wahrend bei einem Behalter aus Kunststofffolie die Folie nach kurzer Betriebszeit beschädigt werden wurde. Ein waagerechter oder schräger Betrieb ist mit einem solchen Ruhrer nicht möglich.

Weiterhin ist aus der US 6,769,800 Bl ein klappbares Schikanensystem bzw. eine klappbare Lenkblechvorrichtung bekannt, die in einen Behalter oder Bioreaktor durch eine Öffnung einsetzbar ist, die kleiner ist als der Behalterdurchmesser. Die Schikanenanordnung ist aus mehreren Ringen und Langssegmenten bzw. Armen aufgebaut, wobei die Langssegmente nach dem Einschieben in den Behalter beim Aufsetzen ausgefahren werden und sich so an den Behalterwanden als Schikanen anlegen können. Die Schikanen wirken dann beim Ruhren mit einem Ruhrer als Schikanen bzw. Strombrecher .

Weder ist diese Schikanevorrichtung zum Zusammenfalten mit einem flexiblen Behalter geeignet noch ist aus dieser Druckschrift ein Hinweis auf einen faltbarer Ruhrer zu entnehmen . Aufgabenstellung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen faltbaren Rührer zur Verfügung zu stellen, der raumsparend zusammenfaltbar ist und insbesondere in einen Behälter mit flexiblen Wänden eingesetzt werden kann.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der dem ersten Arm abgewandte letztfolgende Arm mit seinem dem ersten Arm abgewandten zweiten Armende an einer zweiten Halterung um die Drehachse drehbar angeordnet ist, dass die zweite Halterung an einer der ersten Seite des Behälters gegenüberliegenden zweiten Seite des Behälters befestigt ist, und dass die mit den Halterungen oder mit den benachbarten Armenden verbundenen Armenden jeweils um eine quer zur Drehachse angeordnete Querachse schwenkbar sind.

Durch die Anordnung von zwei an gegenüberliegenden Stirnseiten des Behälters angeordneten Halterungen wird ein unerwünschtes Schleifen an der in vertikaler Richtung unteren Seite des Behälters zuverlässig vermieden. Ein solcher Rührer funktioniert nicht nur in einer vertikalen sondern auch in einer schrägen oder waagerechten Position. Der Rührer passt sich an verschiedene Höhen eines Behälters an und wird beim Befüllen eines flexiblen Behälters mit zunehmendem Behältervolumen auseinander gezogen und geöffnet. Der Rührer funktioniert dabei sowohl im teilgeöffneten als auch im vollständig geöffneten Zustand. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Arme vorgesehen, wobei der erste Arm mit seinem zweiten Armende mit dem ersten Armende des zweiten Armes, der den letztfolgenden Arm bildet, schwenkbar verbunden ist. Ein solcher Rührer ist einfach und kompakt aufgebaut und insbesondere für kleinere und mittlere Behälter geeignet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei einander gegenüberliegende Armpaare vorgesehen, wobei der erste Arm jedes Armpaares mit seinem ersten Armende mit der ersten Halterung und mit seinem zweiten Armende mit dem ersten Armende des zweiten Armes, der den letztfolgenden Arm des Armpaares bildet, schwenkbar verbunden ist, und wobei der zweite Arm jedes Armpaares mit seinem zweiten Armende schwenkbar mit der zweiten Halterung verbunden ist. Ein solcher Rührer ist genauso flach zusarrtmenfaltbar wie ein entsprechender Rührer mit nur einem Armpaar, weist aber eine doppelte Rührfläche auf.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei Arme vorgesehen, wobei der zweite Arm mit seinem zweiten Armende mit dem ersten Armende des dritten Armes, der den letztfolgenden Arm bildet und dessen zweites Ende mit der zweiten Halterung in Verbindung steht, schwenkbar verbunden ist. Rührer mit drei oder mehr Armen sind insbesondere für mittelgroße und größere Behälter geeignet.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der zwischen ersten Arm und dritten Arm angeordnete zweite Arm als mittlerer Arm die doppelte Länge der anderen Arme auf. Dieser Rührer ist ebenfalls für größere Behälter geeignet. Zudem ist es günstig, dass der Rührer symmetrisch zur vertikalen Drehachse angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung weist die erste Halterung ein feststehendes Basisteil auf, das an der Innenfläche der ersten Seite des Behälters befestigt ist. Dabei weist die erste Halterung ein im Basisteil drehbar angeordnetes Achsteil auf, das an seinem dem Behälterinnenraum zugewandten ersten Achsteilende mit dem ersten Armende des ersten Armes schwenkbar verbunden ist und das an seinem dem Behälterinnenraum abgewandten zweiten Achsteilende mit einer Antriebsachse eines Antriebes verbindbar ist. Eine solche Verbindung zwischen Achteilende und Antriebsachse ist beispielsweise über eine Verbindungsbuchse, eine Verschraubung oder Verrastung möglich. Auch eine magnetische Ankupplung der Antriebsachse an das zweite Achsteilende ist möglich. Schließlich kann die Antriebsachse auch direkt in das zweite Achsteilende übergehen .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Halterung ebenfalls ein feststehendes Basisteil auf, das an der Innenfläche der zweiten Seite des Behälters, beispielsweise der Bodenfläche, befestigt ist. Die zweite Halterung weist dabei ein im Basisteil drehbar angeordnetes Achsteil auf, das an seinem dem Behälterinnenraum zugewandten ersten Achsteilende mit dem zweiten Armende des letzten Armes schwenkbar verbunden und mit seinem dem Behälterinnenraum abgewandten zweiten Achsteilende drehbar in dem Basisteil gelagert ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, die Basisteile der Halterungen der mit ihnen jeweils benachbarten Seite des Behälters zu verschweißen. Für eine reibungsarme Rotation sind die Achsteile in einer bevorzugten Ausführungsform durch Gleitlager in den Basisteilen gelagert.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist mindestens einer der Arme mindestens ein Rührblatt auf. Bei Verwendung zweier Arme weisen diese beispielsweise jeweils an ihren voneinander abgewandten Außenseiten jeweils zwei Rührblätter auf. Bei Verwendung dreier Arme kann der mittlere Arm, soweit er mindestens doppelt so lang ist wie die beiden anderen Arme auf seinen einander abgewandten Seiten jeweils vom Ende bis zur Mitte ein konvex gebogenes Rührblatt aufweisen. Ein Zusammenfalten in einer Ebene ist dann noch möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Rührblatt einerseits schwenkbar an der Gelenkverbindung zwischen dem ersten Ende des letztfolgenden Armes und dem zweiten Ende des benachbarten Armes angelenkt und andererseits schwenkbar an ein erstes Ende eines Führungsstabes angelenkt, der mit seinem zweiten Ende schwenkbar an der zweiten Halterung angelenkt ist und das Rührblatt bei unterschiedlichen Abständen der Halterungen in vertikaler Richtung in gleicher horizontaler Lage hält. Entsprechend ist es bei zwei einander gegenüberliegenden Armpaaren möglich, dass jedes Armpaar ein verschwenkbares Rührblatt aufweist, das jeweils von einem Führungsstab in horizontaler Lage gehalten wird. Nach einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist eine erste Blatthalterung mit einer Mehrzahl von Ruhrblattern einerseits schwenkbar an der Gelenkverbindung zwischen dem ersten Ende des letztfolgenden Armes und dem zweiten Ende des benachbarten Armes angelenkt und andererseits schwenkbar an ein erstes Ende eines Fuhrungsstabes angelenkt, der mit seinem zweiten Ende schwenkbar an der zweiten Halterung angelenkt ist und dxe erste Blatthalterung mit den Ruhrblattern bei unterschiedlichen Abstanden der Halterungen in vertikaler Richtung in gleicher horizontaler Lage halt. Durch die Mehrzahl von Ruhrblattern an der ersten Blatthalterung wird eine bessere und gunstigere Durchmischung des zu ruhrenden bzw. zu mischenden Mediums erreicht. Zudem wird sichergestellt, dass bei unterschiedlichen Fullzustanden, in denen die Halterungen unterschiedliche Abstande zueinander aufweisen, die Halterung mit ihren Ruhrblattern in gleicher horizontaler Lage gehalten wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist bei drei Armen eine zweite Blatthalterung mit einer Mehrzahl von Ruhrblattern einerseits schwenkbar an der Gelenkverbindung zwischen dem ersten Ende des zweiten Armes und dem zweiten Ende des benachbarten ersten Armes angelenkt und ist andererseits schwenkbar an ein erstes Ende eines zweiten Fuhrungsstabes angelenkt, der mit seinem zweiten Ende schwenkbar an der ersten Blatthalterung angelenkt ist und die zweite Blatthalterung bei unterschiedlichen Abstanden der Halterungen in vertikaler Richtung in gleicher horizontaler Lage halt. Dadurch ist es möglich, bei größeren Behaltern in vertikaler Richtung zwei Blatthalterungen mit jeweils einer Mehrzahl von Rührblättern übereinander anzuordnen und jeweils in vertikaler Richtung in gleicher horizontaler Lage zu halten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

Kurzbeschreibungen der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1: eine räumliche Darstellung eines faltbaren

Rührers mit gestrichelt angedeutetem flexiblen Behälter und gestrichelt angedeutetem Antrieb mit Antriebsache,

Figur 2 : eine räumliche Darstellung eines faltbaren

Rührers mit zwei Armen, die jeweils zwei seitlich angeordnete Rührblätter aufweisen,

Figur 3: eine räumliche Darstellung eines faltbaren Rührers mit vier Armen,

Figur 4 : eine räumliche Darstellung eines faltbaren

Rührers mit drei Armen, wobei der mittlere Arm zwei Rührblätter aufweist,

Figur 5: eine räumliche Darstellung eines faltbaren

Rührers mit zwei Armen und einer Blatthalterung mit mehreren Rührblättern,

Figur 6: eine räumliche Darstellung des Rührers von Figur 5 in einer weiter auseinander gefalteten Stellung in verkleinerter Darstellung,

Figur 7 : eine räumliche Darstellung des faltbaren Rührers von Figur 5 in einer komplett auseinander gefalteten Stellung in verkleinerter Darstellung, Figur 8 : eine raumliche Darstellung einer Halterung für Ruhrblatter mit einer außen liegenden Anlenkung für eine Fuhrungsstange in vergrößerter Darstellung,

Figur 9: exne räumliche Darstellung einer Halterung für Ruhrblatter mit innen liegender Anlenkung einer Fuhrungsstange in vergrößerter Darstellung,

Figur 10: eine raumliche Darstellung einer weiteren

Halterung für Ruhrblatter mit außen liegender Anlenkung für eine Fuhrungsstange in vergrößerter Darstellung,

Figur 11: eine raumliche Darstellung einer weiteren Halterung für Ruhrblatter mit einer innen liegenden Anlenkung für eine Fuhrungsstange in vergrößerter Darstellung,

Figur 12: eine Seitenansicht eines faltbaren Ruhrers mit zwei einander gegenüberliegenden Armpaaren mit jeweils einem Ruhrblatt und angelenkter Fuhrungsstange und

Figur 13: eine raumliche Darstellung eines faltbaren

Ruhrers mit drei Armen und zwei Blatthalterungen mit mehreren Ruhrblattern. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein Rührer 1 besteht im Wesentlichen aus miteinander verbundenen Armen 2, 3, einer ersten Halterung 4 und einer zweiten Halterung 5.

Die erste Halterung 4 weist ein feststehendes Basisteil 6, in dem ein Achsteil 7 drehbar gelagert ist, auf. Das Achsteil 7 weist ein erstes Achsteilende 8 auf, das mit einem ersten Armende 9 um eine quer zu einer Drehachse 10 verlaufenden Querachse 11 schwenkbar verbunden ist. An seinem dem ersten Achsteilende 8 abgewandten zweiten Achsteilende 12 ist das Achsteil 7 mit einer Antriebsachse 13 eines Antriebes 14 verbindbar.

Die zweite Halterung 5 weist ein Basisteil 15 auf, in dem ein Achsteil 16 drehbar gelagert ist. Das Achsteil 16 ist an seinem der ersten Halterung 4 zugewandten ersten Achsteilende 17 mit einem zweiten Armende 18 des zweiten Armes 3 schwenkbar verbunden. Der zweite Arm 3 ist an seinem dem zweiten Armende 18 abgewandten ersten Armende 19 mit einem dem ersten Armende 9 abgewandten zweiten Armende 20 des ersten Armes 2 schwenkbar verbunden. Der zweite Arm 3 der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1, 2, 5, 6, 7 und 12 bildet dabei jeweils den letzten Arm der miteinander schwenkbar verbundenen Arme 2, 3.

Die Arme 2, 3 lassen sich mit den Achsteilen 7, 16 gemeinsam um die Drehachse 10 drehen. Beim Einbau des Rϋhrers 1 in einen Bioreaktor, der als Behälter 21 mit flexiblen Wänden, d.h. mindestens einer flexiblen Seitenwandung 22, einer ersten in vertikaler Richtung oben liegenden Seite 23 und einer in vertikaler Richtung unten liegenden zweiten Seite 24, ausgebildet ist, wird durch Verschweißen des Basisteiles 6 der ersten Halterung 4 mit der ersten Seite 23 und des zweiten Basisteiles 15 der zweiten Halterung 5 mit der zweiten Seite 24 in den Behälter befestigt.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 weisen die Arme 2, 3 an ihren voneinander abgewandten Außenseiten 25, 26 jeweils zwei Rührblätter 27 auf.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt einen Rührer 1', der einen ersten Arm 2, einen zweiten Arm 3, einen dritten Arm 28 und einen vierten Arm 29 aufweist. Der vierte Arm 29 bildet dabei den letzten Arm, der mit seinem zweiten Armende 30 mit dem ersten Achsteilende 17 des Achsteiles 16 der zweiten Halterung 5 um die Querachse 11 schwenkbar verbunden ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist der Rührer 1' ' einen ersten Arm 2, einen zweiten Arm 3'' und einen dritten Arm 28 auf. In diesem Ausführungsbeispiel bildet der dritte Arm 28 den letzten Arm, der mit seinem zweiten Ende 49 mit der zweiten Halterung 5 schwenkbar verbunden ist. Der zweite Arm 3' ' ist dabei doppelt so lang wie seine benachbarten Arme 2, 28. Der zweite Arm 3'' trägt an seinen beiden einander abgewandten Außenseiten um seine halbe Länge versetzt jeweils ein konvex geformtes Rührblatt 31. Der dritte Arm 28 ist mit seinem ersten Ende 50 mit dem zweiten Ende 18'' des zweiten Armes 3'' schwenkbar verbunden.

Das Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7 zeigt einen Rührer 1' ' ' , der an seiner Gelenkverbindung zwischen ersten Arm 2 und zweiten Arm 3 eine um eine Verbindungsachse 32 schwenkbare Blatthalterung 33 zur Befestigung mehrerer, im Ausführungsbeispiel sechs, Rührblätter 34 aufweist. Die Blatthalterung 33 weist eine zweite Anlenkstelle 35 auf, an der sie mit einem ersten Ende 36 eines Führungsstabes 37 schwenkbar angelenkt ist. Der Führungsstab 37 verläuft etwa parallel zu dem zweiten Arm 3 und ist mit seinem dem ersten Ende 36 abgewandten zweiten Ende 38 an dem Achsteil 16' ' ' der zweiten Halterung 5' ' ' angelenkt.

Figur 6 zeigt den Rührer 1' ' ' in einer mittleren Stellung und Figur 7 zeigt den Rührer 1''' in einer komplett ausgezogenen bzw. auseinander gefalteten Stellung.

Figur 8 zeigt eine Blatthalterung 39 mit einer äußeren Anlenkstelle 40 zur Halterung eines nicht dargestellten Rührblattes.

Figur 9 zeigt eine weitere Blatthalterung 41 mit einer inneren Anlenkstelle 42.

Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Blatthalterung 43 mit einer äußeren Anlenkstelle 44 und Figur 11 zeigt die Blatthalterung 33 mit der inneren Anlenkstelle 35 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 jedoch ohne Darstellung der Rührblätter. Das Ausfuhrungsbeispiel der Figur 12 zeigt einen Ruhrer \' ' ' ' mit zwei einander gegenüberliegenden Armpaaren 44, 45. Jedes Armpaar 44, 45 weist an seiner Gelenkverbindung zwischen ersten Arm 2 und zweiten Arm 3 eine Blatthalterung 46 mit einem Ruhrblatt 47 auf. Die Blatthalterung 46 ist dabei über ihre Anlenkstelle 48 mit dem Fuhrungsstab 37 verbunden, der mit seinem zweiten Ende 38 an dem Achsteil 16' ' ' ' der zweiten Halterung 5' ' ' ' schwenkbar angelenkt ist.

Das Ausfuhrungsbeispiel der Figur 13 zeigt einen Ruhrer 51 mit drei Armen (2, 3, 28), der eine zweite Blatthalterung 52 für eine Mehrzahl von Ruhrblattern 34 aufweist, die einerseits schwenkbar an der Gelenkverbindung zwischen dem ersten Armende 19 des zweiten Armes 3 und dem zweiten Armende 20 des benachbarten ersten Armes 2 angelenkt ist. Andererseits ist die zweite Blatthalterung 52 schwenkbar an ein erstes Ende 53 eines zweiten Fuhrungsstabes 54 angelenkt, der mit seinem zweiten Ende 55 schwenkbar an der ersten Blatthalterung 33 angelenkt ist und die zweite Blatthalterung 52 mit den Ruhrblattern 34 bei unterschiedlichen Abstanden der Halterungen 4, 5''' in vertikaler Richtung in gleicher horizontaler Lage halt.

Damit ist allen Ausfuhrungsformen der Erfindung gemeinsam, dass der in einem flexiblen Behalter 21 angeordnete Ruhrer 1, 1' ' , 1' ' ' , 1' ' ' ' zusammen mit dem Behalter 21 flach gefaltet werden kann und bei Befüllung des Behalters 21 mit diesem entfaltet wird.