DE1061095B - Vorrichtung zum heftigen Umruehren einer Mischung unter Luftabschluss in einer Buerette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum heftigen Umrühren einer Mischung aus mengenmäßig genau definierten Bestandteilen unter Luftabschluß zur Durchführung von volumetrischen Analysen, insbesondere zur Bestimmung des Harnstoffs im Blut, in einer Bürette durch Bewegen eines Kolbens in der Längsrichtung des Gefäßes.

Bei zahlreichen chemischen und physikalischen Untersuchungen ist es erforderlich, Mischungen von Flüssigkeiten, die sich in einer Bürette, einem Reagenzglas oder einem ähnlichen Gefäß befinden, heftig umzurühren. Bei der Durchführung großer Meßreihen ist das Schütteln der Gefäße von Hand zu umständlich, mühsam und zeitraubend. Es wurden daher bereits verschiedene mechanische Rührer vorgeschlagen, mit denen der Inhalt solcher Gefäße schnell und wirksam durchmischt werden kann. Für Büretten und ähnliche längliche Gefäße haben sich als besonders vorteilhaft Rührer herausgestellt, bei denen ein Kolben in der Längsrichtung des Gefäßes hin- und herbewegt wird.

Wenn das Umrühren der Mischung ohne Luftabschluß erfolgen kann, bietet der Antrieb des Kolbens keine besonderen Schwierigkeiten. Bei bekannten Rührwerken wird einfach in das offene obere Ende des Gefäßes eine Stange eingeführt, die den Kolben trägt und in eine Hinundherbewegung versetzt wird.

Dagegen bereitet das heftige Umrühren der Mischungen Schwierigkeiten, wenn unter vollkommenem Luftabschluß gearbeitet werden soll. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, die durch das offene obere Ende der Bürette eingeführte Kolbenstange mit einem Rohr zu umgeben, das in einen Flüssigkeitsverschluß eintaucht. Diese Konstruktion hat aber die Nachteile, daß der Kolbenhub sehr begrenzt ist und daß die Kolbenbewegung nicht sehr heftig erfolgen darf. Ferner ist diese Vorrichtung für bestimmte Anwendungsfälle ungeeignet, weil sich das Volumen des Gefäßes während der Kolbenbewegung ständig ändert und weil es nicht möglich ist, das Gefäß zu Beginn vollständig mit der Mischung zu füllen. Diese Forderungen müssen aber bei bestimmten chemischen Untersuchungen, nämlich bei der Durchführung von volumetrischen Analysen, insbesondere zur Bestimmung des Harnstoffs im Blut, erfüllt sein.

Zur Lösung dieses Problems wurde die Verwendung von rotierenden Rührern vorgeschlagen, deren Welle von oben in das Gefäß eingeführt ist, wobei ein die Gefäß öffnung umgebender Flüssigkeitsverschluß den Luftabschluß gewährleistet. Bei diesen Rührern bleibt das Volumen des Gefäßes während des Rührvorgangs konstant; wegen des Flüssigkeitsverschlusses kann aber auch hierbei das Volumen des Gefäßes nicht vollständig mit der Mischung ausgefüllt werden, wes-

Vorrichtung zum heftigen Umrühren
einer Mischung unter Luftabschluß
in einer Bürette

Anmelder:
Luc Donald de Seguin des Hons,
Aulnay-sous-Bois, Seine-et-Oise

(Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreica vom 22. Juli 1955

Luc Donald de Seguin des Hons, Aulnay-sous-Bois,
Seine-et-Oise (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

halb sich diese Rührer für die volumetrischen Analysen ebenfalls nicht eignen. Außerdem sind rotierende Rührer für Büretten und ähnlich lange, enge Gefäße ungünstig, weil sie nur in einem begrenzten Abschnitt des Gefäßes wirken, so daß ein schnelles, gleichmäßiges Umrühren des gesamten Inhalts nicht ohne weiteres möglich ist. Die genaue konzentrische Lagerung des rotierenden Rührers bietet Schwierigkeiten, und die oberhalb des Gefäßes liegenden Antriebsorgane behindern die Bedienung der Vorrichtung.

Das Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer Vorrichtung, die sich zum heftigen Umrühren einer Mischung aus mengenmäßig genau definierten Bestandteilen unter Luftabschluß zur Durchführung von volumetrischen Analysen, insbesondere zur Bestimmung des Harnstoffs im Blut, in einer Bürette eignet, und bei der die Vorteile der Vorrichtungen, die mit in der Längsrichtung des Gefäßes bewegten Kolben arbeiten, für diese Zwecke nutzbar gemacht werden können, ohne daß die oben geschilderten Nachteile auftreten.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Bürette mit einem offenen Ende in ein Gefäß mit Flüssigkeit eintaucht, die ein größeres spezifisches Gewicht als die umzurührende Flüssigkeit besitzt, daß der Rührkolben an einem Ende eines U-förmigen Stabes befestigt ist und durch die Absperrflüssigkeit von unten in die Bürette eingeführt ist und daß -der

909 560/216

Rührer luftdicht von außen mit Hilfe des anderen Schenkels des U-förmigen Stabes durch die untere Bürettenöfrnung mechanisch aufwärts und abwärts bewegbar ist.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Bürette vollständig mit der umzurührenden Mischung gefüllt werden. Die von dem einen Schenkel des U-förmigen Stabs gebildete Kolbenstange ist frei durch das untere, offene Ende der Bürette geführt, und der Kolben kann beliebig heftig mit großem Hub auf- und abbewegt werden, wobei sich das Volumen der Bürette nicht ändert und die Absperrflüssigkeit stets einen einwandfreien Luftabschluß sichert. Das Einsetzen und Entnehmen der Bürette wird durch die zum Antrieb des Kolbens erforderlichen Teile nicht gestört.

Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in größerem Maßstab den bei der Vorrichtung von Fig. 1 verwendeten U-förmigen Stab,

Fig. 3 verschiedene Kolben, die am Ende des einen Schenkels des Stabes von Fig. 2 angebracht werden können,

Fig. 4 die Vorrichtung von Fig. 1 in Verbindung mit einer Antriebsvorrichtung für den Kolben,

Fig. 5 eine Vorderansicht entlang der Linie V-V von Fig. 4,

Fig. 6 die Oberansicht der Anordnung von Fig. 5, Fig. 7 bis 10 in perspektivischer Darstellung vier

Ausführungsarten der Antriebsvorrichtung für den Kolben und

Fig. 11 die Abwicklung der Außenfläche der Trommel der Vorrichtung von Fig. 10.

In Fig. 1 ist ein Gefäß 10 dargestellt, welches einen nach unten gehenden Ansatz 11 und einen Fuß 12 aufweist. Dieses Gefäß enthält eine Flüssigkeit 13, im allgemeinen Quecksilber oder Wasser, wobei im folgenden angenommen wird, daß es sich um Quecksilber handelt. In das Gefäß 10 ist eine Bürette 14 eingetaucht, welche im allgemeinen aus Glas besteht und aus einem unteren, ausgebauchten Teil 16, einem zylindrischen Mittelkörper 17, einem Hahn 18 und einem Vorratsraum 19 besteht.

Die Bürette 14 enthält die umzurührende Mischung, die in der üblichen Weise dadurch eingeführt wird, daß durch den atmosphärischen Druck das Quecksilber in der Bürette angehoben wird und daß dann durch Anwendung des Hahns 18 und des Vorratsraums 19 die Bestandteile der betreffenden Mischung eingeführt werden. Schließlich befindet sich im unteren Teil der Bürette Quecksilber und darüber, bis zum Hahn 18, die umzurührende flüssige Mischung.

Zum Umrühren der Mischung in der Bürette, ohne daß diese aus dem Gefäß gezogen werden muß, ist der Kolben P vorgesehen, welcher am oberen Ende des einen Schenkels 22' des U-förmigen Stabes 22 befestigt ist. Dieser Stab ist in den Ansatz 11 des Gefäßes eingeführt, und der andere Schenkel 22" ragt bis über das Gefäß hinaus. Er ist bei 23 umgebogen und endigt in einer öse 24.

Der Stab 22 ist in Fig. 2 deutlicher dargestellt, wo der Kolben P eine besondere Form aufweist. Dieser Kolben kann auch in anderer Weise gestaltet sein. Einige mögliche Ausführungsarten sind in Fig. 3 dargestellt.

Zum Umrühren der in der Bürette 14 enthaltenen Mischung genügt es, der öse 24 eine senkrechte hin- und hergehende Bewegung zu erteilen. Während dieses Vorgangs muß die Bürette 14 möglichst senkrecht gehalten werden. Dies geschieht häufig von selbst, da die in ihrem unteren Teil enthaltene Quecksilbermasse und das Eintauchen der Bürette in den Ansatz 11 des Gefäßes (s. Fig. 4) genügen, um ein Umkippen zu verhindern; sonst wird eine obere Halterung 25 verwendet (s. Fig. 4 bis 6), welche in passender Höhe an der am Gefäß 10 befestigten senkrechten Säule 26 angebracht wird. Meist kann die Halterung 25 auf dem Gefäß 10 aufliegen, für welches sie dann einen Schutzdeckel bildet. Die Halterung wird dann vorteilhaft aus einem durchsichtigen Material hergestellt und mit einem Schlitz 27 versehen, welcher das leichte Ein- und Ausführen der Bürette 14 gestattet und außerdem die Durchführung des umgebogenen Teils 23 des U-förmigen Stabes 22 ermöglicht. Man kann auch einen eigenen, von der Halterung für die Bürette getrennten Schutzdeckel verwenden. In diesem Falle kann die Halterung aus einer Klammer bestehen, welche um die Bürette gelegt und in passender Höhe an der Säule 26 befestigt ist.

Der Kolben P zwingt bei seiner Bewegung im Innern der Bürette 14 die darin enthaltene Flüssigkeit dazu, durch den zwischen der Außenfläche des Kolbens und der Innenseite der Bürette bestehenden ringförmigen Zwischenraum hindurchzutreten. Da dieser ringförmige Raum einen beschränkten Querschnitt aufweist, setzt er dem Durchgang der Flüssigkeiten einen verhältnismäßig großen Widerstand entgegen. Dies führt zu einem Ansteigen des Druckes der Flüssigkeit, insbesondere im oberen Teil der Bürette bei einer schnellen Aufwärtsbewegung des Kolbens. Dieser Druck könnte genügen, um einen Bruch der Bürette herbeizuführen, wenn die Bürette fest angebracht wäre. Bei der dargestellten Vorrichtung kann dieser Bruch jedoch nicht auftreten, da die Bürette hierbei, teilweise eingetaucht, in dem im Gefäß enthaltenen Quecksilber schwimmt und sich in senkrechter Richtung bewegen kann. Diese Bewegungen der Bürette verhindern, daß der Druck der in der Bürette enthaltenen Flüssigkeiten einen Wert annimmt, welcher genügt, um deren Bruch herbeizuführen. Andererseits bewirkt der Durchgang der Flüssigkeiten durch den ringförmigen Raum um den Kolben eine Umwälzung, die sich auf die Homogenität der Mischung sehr günstig auswirkt.

Die hin- und hergehende Bewegung des Endes 23 der Stange 22 kann von Hand oder mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung geschehen. Eine derartige Vorrichtung ist bei 29 in Fig. 4 angedeutet, wo ferner der Haken 31 zu erkennen ist, welcher mit der Öse 24 im Eingriff steht. Dieser Haken wird durch einen geeigneten Mechanismus bewegt, wie im folgenden an Hand von mehreren Ausführungsarten gezeigt wird. Er bewegt sich abwechselnd zwischen den Stellungen 31 und 31', wobei er die Öse 24 und damit den Kolben P mitnimmt.

Fig. 7 zeigt eine erste Ausführungsart des Antriebsmechanismus für den Haken 31. Dieser wird von dem Schlitten 32 getragen, welcher mittels vier am Schlitten befestigter Leitrollen 33 und zweier feststehender paralleler Führungsstangen 34 in geradliniger Richtung geführt ist. Ein Motor M treibt eine Kurbel 36 an, deren Ende 37 über eine Pleuelstange 38 mit dem am Schlitten 32 vorgesehenen Gelenk 39 verbunden ist. Es ist leicht zu erkennen, daß die Drehung des Motors M eine hin- und hergehende Bewegung des Hakens 31 erzeugt.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsart geschieht der Antrieb des Schlittens 32 mittels einer

Claims (8)

endlösen Kette 36, die über zwei Kettenräder 37 und 38 läuft, von denen das letztere durch den Motor M angetrieben wird. Der Schlitten 32 trägt einen Stift 40, auf welchem eine Kurbel 41 drehbar gelagert ist. Das andere Ende 42 der Kurbel ist an einem Punkt der Kette 36 angelenkt. Die Drehung des Motors M erzeugt eine fortlaufende Bewegung der Kette 36 um die Kettenräder 37 und 38. Dies führt zu einer abwechselnd auf und ab gehenden Bewegung des Kurbelendes 42 und dementsprechend des Schlittens 32. Der Übergang des Kurbelendes 42 über die Kettenräder 37 und 38 ist von einer abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung erfolgenden Drehbewegung der Kurbel 41 um den Stift 40 begleitet. Auch bei der Ausführungsart von Fig. 9 erfolgt der Antrieb des Schlittens 32 mittels der Kette 36, doch geschieht hier die Mitnahme des Schlittens durch einen Finger 43, der an einem Punkt der Kette befestigt ist und in einen im Schlitten 32 angebrachten Querschlitz 44 eingreift. Die Drehung des Motors M erzeugt eine fortlaufende Bewegung der Kette 36 um die Kettenräder 37 und 38. Dies führt zu einer abwechselnden Aufundabbewegung des Fingers 43 und dementsprechend des Schlittens 32. Der abwechselnde Übergang des Fingers 43 über die Kettenräder 37 und 38 ist von einer abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung erfolgenden Querbewegung des Fingers 43 im Schlitz 44 begleitet. Bei der Vorrichtung von Fig. 10 erfolgt der Antrieb des Schlittens 32 durch eine Trommel 46, die parallel zu den Führungsstangen 34 liegt und vom Motor M angetrieben wird. Sie ist mit einer Nut 47 versehen, deren Abwicklung in Fig. 11 dargestellt ist. Diese Nut geht auf der Trommel 46 unter Beschreibung einer halben Schraubenwindung nach oben und kehrt an ihren Ausgangspunkt zurück, indem sie eine weitere halbe Schraubenwindung beschreibt, welche im entgegengesetzten Sinne zur ersten geneigt ist. In die Nut 47 greift das Ende des Stiftes 48 ein, der am Schlitten 32 befestigt ist. Wenn die Trommel 46 durch den Motor M in Drehung versetzt wird, wird dem Stift 48 und damit dem Haken 31 eine senkrechte Hinundherbewegung erteilt. Bei den vorstehend beschriebenen Rührvorrichtungen ist es wichtig, daß der Kolben P und gegebenenfalls der mit ihm verbundene U-förmige Stab durch die umzurührende Mischung nicht angegriffen werden. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, sie mit einem Überzug aus Kunststoff zu bedecken, welcher durch die Mischung nicht angegriffen wird und welcher auf diese keine Wirkung ausübt. Zahlreiche Abänderungen der beschriebenen Ausführungen sind dem Fachmann offensichtlich. Insbesondere können der Haken 31 und die Öse 24 durch jedes andere geeignete Verbindungssystem ersetzt werden. An Stelle der Ketten in den Vorrichtungen nach Fig. 8 und 9 können Schnüre oder Riemen verwendet werden. Gegebenenfalls kann zwischen die Antriebsvorrichtung und den Motor ein Übersetzungsgetriebe eingeschaltet werden, damit geeignete Rührgeschwindigkeiten erzielt werden. Außerdem können diese Motore durch eine Schaltuhr gesteuert werden, um einen Rührvorgang von konstanter Dauer zu erzielen, ohne daß die Bedienungsperson eingreifen muß. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung von Mehrfachrührvorrichtungen, bei welchen dieselbe Antriebsvorrichtung mehrere Kolben P steuert, wodurch ein gleichzeitiger Rührvorgang in mehreren Büretten erzielt wird. Beispielsweise können mehrere Haken 31 in bestimmten Abständen zueinander an einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sein, so daß vor jeden von ihnen ein Gefäß 10 gestellt werden kann. In jedes dieser Gefäße kann dann eine Bürette 14 getaucht werden, in welcher ein Kolben P, welcher auf einem durch den entsprechenden Haken 31 bewegten U-förmigen Stab befestigt ist, das Umrühren der in der Bürette befindlichen Mischung gewährleistet. Bei solchen Mehrfachrührwerken genügt ein einziges gemeinsames Gefäß für alle Büretten, wenn geeignete Führungsmittel vorgesehen werden, um diese Büretten im Abstand voneinander im wesentlichen senkrecht zu halten. An Stelle einer Bürette kann natürlich auch ein anderer Behälter von länglicher Gestalt verwendet werden, in welchem die umzurührende Mischung eingeschlossen werden kann, indem er mit seinem offenen Ende in ein Gefäß mit Quecksilber eingetaucht wird. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum heftigen Umrühren einer Mischung aus mengenmäßig genau definierten Bestandteilen unter Luftabschluß zur Durchführung von volumetrischen Analysen, insbesondere zur Bestimmung des Harnstoffs im Blut, in einer Bürette durch Bewegen eines Kolbens in der Längsrichtung des Gefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürette mit einem offenen Ende in ein Gefäß mit Flüssigkeit eintaucht, die ein größeres spezifisches Gewicht als die umzurührende Flüssigkeit besitzt, daß der Rührkolben an einem Ende eines U-förmigen Stabes befestigt ist und durch die Absperrflüssigkeit von unten in die Bürette eingeführt ist und daß der Rührer luftdicht von außen mit Hilfe des anderen Schenkels des U-förmigen Stabes durch die untere Bürettenöffnung mechanisch aufwärts und abwärts bewegbar ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schlitten, an welchem das äußere Ende des U-förmigen Rührstabes befestigt ist, Mittel zur Führung des Schlittens in der Richtung parallel zu der diesem Ende zu erteilenden Bewegung und durch Mittel zur Verschiebung des Schlittens in einer hin- und hergehenden Bewegung.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten über einen Kurbelmechanismus mit einem Motor verbunden ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine endlose Kette, welche über zwei Kettenräder läuft, von denen eines durch einen Motor angetrieben wird, und durch einen Mechanismus, der die Kette mit dem Schlitten verbindet.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kurbel, die mit ihrem einen Ende am Schlitten und mit ihrem anderen Ende an einer Stelle der Kette angelenkt ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette mit einem Finger versehen ist, welcher mit einem im Schlitten vorgesehenen Querschlitz im Eingriff steht.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Trommel, welche durch einen Motor angetrieben wird und mit einer schraubenförmigen Nut versehen ist, in welcher das Ende eines am Schlitten befestigten Stiftes geführt ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtun-