DE1598595C - Ventil für eine Vorrichtung zum Zerteilen organischer Zellen - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 1 498 979 betrifft ein Ventil für eine Vorrichtung zum Zerteilen organischer Zellen, in welchem eine unter Druck stehende, die Zellen enthaltende Suspension entspannbar ist, mit einem auf der Druckseite des Ventils angeordneten Ventilkörper zum Einstellen und Verschließen der wirksamen Querschnittsfläche des Ventils, mit einer in Strömungsrichtung an den Ventilsitz anschließenden Expansionskammer und mit einer Leitung zum Zuführen eines Kühlmediums auf der Expansionsseite des Ventils.

Dieses Ventil dient zum Zerteilen organischer Zellen, die in einer Suspension vorliegen und bei anschließender Zentrifugierung in Plasma- und Zellwandbestandteile getrennt werden sollen. Auf der Druckseite des Ventils steht die Zellsuspension unter hohem Druck und wird sodann plötzlich entspannt, wobei die Zellen aufplatzen. Die Zellen bleiben dabei in großen Stücken erhalten, so daß sie gut von den übrigen Bestandteilen getrennt wer-. den können.

Ein schwieriges Problem, das bei dieser Art der Zeilzerteilung auftritt, ist die starke Erwärmung der Zellen beim Durchtreten durch den engen Ventilquerschnitt. Unmittelbar anschließend an den Expansionsvorgang müssen.die Zellen daher möglichst intensiv gekühlt werden. Zu diesem Zweck ist gemäß Anspruch 5 des Hauptpatentes eine an die Expansionskammer anschließende Bohrung vorgesehen, in die in Richtung auf die Expansionskammer hin ein Rohr hineinragt. Zwischen der Außenwand dieses Rohres und der Innenwand der Bohrung wird Kühlmedium zugeführt, das am zur Expansionskammer hin gelegenen Ende des Rohres aus dem schmalen Raum zwischen Rohr und Innenwand der Bohrung austritt und sich mit der expandierten Zellsuspension vermischt.

Nachteilig bei dieser Kühlmittelführung ist die Tatsache, daß die Vermischung des expandierten Materials mit dem Kühlmittel erst verhältnismäßig spät nach der Expansion erfolgt und daß das Ventil nur unzureichend gekühlt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine schnellere Kühlung der expandierten Zellsuspcnsion zu erreichen und außerdem zu erreichen, daß das Ventil gut gekühlt wird, so daß der Ventilsitz und die Wände der Expansionskammer kalt bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung zum Zuführen des Kühlmediums aus radial verlaufenden, nahe dem Ventilsitz in die Expansionskammer einmündenden Bohrungen besteht.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion werden durch die bessere Kühlung des Ventils zu hohe Temperaturen während der Expansion vermieden und wird die expandierte Zellsuspension direkt nach Verlassen des Ventils wirksam gekühlt. Die Ausbeute an brauchbaren biologischen J'roben wird durch diese gute Kühlung wesentlich erhöht.

Vorteilhaft münden die Bohrungen in einer mittig den Ventilsitz und die Expansionskammer aufweisenden Düsenplatle schräg von oben nach unten verlaufend angeordnet. Dadurch ergibt sich eine starke Kühlung des Ventilsitzes.

Vorteilhaft münden die Bohrungen mit ihren äußeren linden· in einen in der Düsenplatte vorgesehenen Ringkanal, an den die Zuleitung für das Kühlmedium angeschlossen ist. Durch den Ringkanal wird das Kühlmedium gleichmäßig auf die verschiedenen Bohrungen verteilt, so daß es gleichmäßig von allen Seiten in den vom Ventil herkommenden Strom expandierten Zellmaterials eintreten kann.

Vorteilhaft ist die Düsenplatte unter Zwischenschaltung einer Isolierhülse zur thermischen Isolierung in einer Bohrung des Haupteils des Ventils angeordnet und weist die Isolierhülse eine Durchlaß-Öffnung zwischen der Kühlmediumzuleitung und dem Ringkanal auf. Hierdurch wird die Düsenplatte von den übrigen Teilen des Ventils thermisch isoliert, so daß ein unerwünschtes Aufheizen des Kühlmediums vermieden wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch das Ventil,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Ventils gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, ■

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 2.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß. das Zerteilungsventil 29 aus einem Hauptteil 76 besteht, an dessen Oberseite ein Kopfteil 77 durch Bolzen 78 befestigt ist. An der Unterseite des Hauptteils 76 ist eine Bodenplatte 79 durch mehrere Bolzen 81 befestigt. Das Hauptteil 76, das Kopfteil 77 und die Bodenplatte 79 bestehen aus Stahl oder einem ähnlichen Material und haben kreisförmigen Querschnitt. Der Durchmesser beträgt 6,5 cm.

Das Kopfteil 77 ist mit einer senkrechten Mittelbohrung 82 versehen, in die eine hohle lange Schraube 83 eingeschraubt ist, deren oberes Ende sich über die Oberseite des Kopfteils 77 heraus erstreckt. Eine Mittelbohrung 84 der Schraube 83 ist am oberen Ende bei 86 erweitert und mit einem Innengewinde versehen, in die eine Stellschraube 87 eingeschraubt ist.

Die Mittelbohrung 84 in der langen Schraube 83 nimmt einen langen Schaft 88 auf, der sich durch eine Bohrung 89 im Hauptteil 76 erstreckt, die mit der Bohrung 84 fluchtet. Das untere Ende des Schaftes 88 läuft in einen konischen Ventilkörper 91 aus, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird. Das obere Ende des Ventilschaftes 88 stößt gegen das untere Ende der Stellschraube 87, durch deren Verstellung eine Abnützung des Ventilkörpers 91 ausgeglichen werden kann.

Am unteren Ende der Bohrung 89 des Hauptteils 76 ist eine erweiterte konzentrische Bohrung 92 vorgesehen. Diese Bohrung 92 mündet unten in eine wesentlich größere konzentrische Bohrung 93, die eine Düsenplatte 94 aufnimmt, die durch die Bodenplatte 79 in ihrer Lage festgehalten wird. Zwischen dem Umfang der Düsenplatte 94 und den senkrechten Wänden der Bohrung 93 ist eine kreisförmige Isolierhülse 95, die aus einem geeigneten Isolierstoff, wie beispielsweise Polytetrafluorätliylen, besteht, angeordnet, an deren Oberseite ein nach innen ragender Kragen 95«, der mit der Hülse aus einem Stück besteht, ausgebildet ist. Der Kragen 95«. steht mit einer entsprechenden ringförmigen Schulter auf der Oberseite der Düsenplatte 94 in Eingriff.

Die Düsenplatte 94 ist auf der Oberseite mit einer konzentrischen Buchse 96 versehen, die in die Bohrung 92 hineinragt. In der Bohrung 92 ist eine Ringnut 97 zur Aufnahme eines elastischen Dichtungsringes 98 vorgesehen. Auf der Oberseite der Buchse 96 ist ein weiterer Dichtungsring 99 in die Bohrung

92 eingebracht, der den Schaft 88 dichtend umgibt. Die Dichtwirkung der Ringe 98 und 99 wird durch die während des Betriebes aufretenden Drücke noch verstärkt.

Das untere Ende des Schaftes 88 ragt konzentrisch in das Innere der in der Buchse 96 gebildeten Ventilkammer 101 hinein. Der Zwischenraum zwischen der Außenwand des Ventilschaf tes 88 und der Innenwand der Ventilkammer 101 ist sehr klein. Die Buchse 96 ist etwa in ihrer Mitte mit radialen Bohrungen 102 versehen, deren äußere versenkten Enden in eine Ringrille 103 im Hauptteil 76 münden (siehe F i g. 3). Die Ringrille 103 dient zur Verteilung der in sie eintretenden Flüssigkeit, die durch alle Bohrungen 102 in die Ventilkammer 101 eintreten kann. Die Ringrille 103 steht über eine Druckleitung 104 mit einer Gewindebohrung 106 in der Außenwand des Hauptteils 76 in Verbindung.

Da das zu untersuchende Material von einem Kompressor unter hohem Druck zum Zerteilungsventil 29 geleitet wird, muß das vom Kompressor kommende Rohr 28 entsprechend ausgelegt sein, es hat beispielsweise einen äußeren Durchmesser von etwa 3 mm und einen inneren Durchmesser von etwa 1,5 mm. Das Ende 107 des Rohres 28 ist konisch ausgebildet und paßt in einen konischen Sitz 108 am inneren Ende der Gewindebohrung 106 im Hauptteil 76.

Um eine gute Abdichtung zwischen dem Rohrende 107 und dem Sitz 108 zu gewährleisten, ist das in die Gewindebohrung 106 hineinragende Ende des Rohres 28 mit Außengewinde versehen, auf das ein mit Innengewinde versehener Ring 109 aufgeschraubt ist. In die Gewindebohrung 106 ist eine Gewindebuchse 111 eingeschraubt, die mit einer konzentrischen Mittelbohrung 112 den Ring 109 überfaßt. Am äußeren Ende der Gewindebuchse 111 ist ein Flanschrand 113 vorgesehen, der das Schrauben der Gewindebuchse erleichtert. Die Schulter 114 am inneren Ende der Bohrung 112 drückt beim Einschrauben der Gewindebuchse 111 gegen die Stirnfläche des Ringes 109 und preßt dadurch das konische Ende 107 des Rohres 28 in den Sitz 108.

Das untere Ende der Kammer 101 in der Düsenplatte 94 verjüngt sich konisch oder konkav-konisch bis zu einer düsenartigen Verengung 117, von der aus sich der Querschnitt in eine Expansionskammer 118 wieder konisch erweitert. Wird die Schraube 83 gedreht, so bewegt sich das untere Ende des konischen Ventilkörpers 92 in die düsenartige Verengung 117 hinein und legt sich schließlich gegen deren Wandung 116, die als Ventilsitz für den Ventilkörper 91 dient. In dieser Stellung des Ventilkörpers 91 kann keine Flüssigkeit aus der Kammer 101 in die Expansionskammer 118 austreten.

Das Auslaßende der Expansionskammer 118 steht mit dem oberen Ende eines Auslaßanschlusses 121 in Verbindung, der durch die Bodenplatte 79 hindurchragt.

In das Hauptteil 76 ragt teilweise eine waagerechte Öffnung 122 (F i g. 1 und 2) hinein. Durch diese Öffnung erfolgt die Zuführung eines Kühlmediums. Das innere Ende der Öffnung 122 steht mit einer öffnung 124 in Verbindung, die durch die Oberkante der Isolierhülse 95 hindurch ragt. Die obere Umfangskante der Düsenplatte 94 ist abgekantet, so daß ein ringförmiger Kanal 126 gebildet wird, mit dem die Öffnung 124 in Verbindung steht.

Schräg und radial durch die Düsenplatte 94 erstrecken sich mehrere Bohrungen 127, deren obere Enden mit dem Ringkanal 126 in Verbindung stehen, während ihre unteren Enden in geringem Abstand unterhalb der düsenartigen Verengung 117 des Ventils in ringförmiger Reihe in die Expansionskammer 118 münden (siehe Fig. 2 und 4).

Wird dann der Schaft 88 vorsichtig durch Drehen der Schraube 83 angehoben und der Ventilkörper 91 vom Ventilsitz 116 abgehoben, so bildet sich ein Spalt in der Größenordnung von wenigen hundertstel Millimetern. Durch diesen ringförmigen Düsenspalt zwischen dem Ventilkörper 91 und der als Ventilsitz dienenden Wandung 116 tritt aus der düsenartigen Verengung 117 die zu behandelnde Flüssigkeit aus der Kammer 101 aus. Sie erleidet nach Durchtritt durch die düsenartige Verengung 117 eine explosive Entspannung in die Expansionskammer 118 hinein.

Beim Durchtritt durch die düsenartige Verengung

117 wird die Zellsuspension sehr stark erwärmt. Auch an dieser Stelle wird jedoch schon gekühlt, da die Düsenplatte 94 durch das in den Bohrungen 127 strömende Kühlmedium stark gekühlt wird.

Das Kühlmedium strömt aus dem durch die Öffnungen der Bohrungen 127 zur Expansionskammer

118 hin gebildeten Ring aus und vermischt sich sofort intensiv mit der expandierten Zellsuspension, die aus dem Düsenspalt zwischen dem Ventilkörper 91 und dem Ventilsitz 116 kommt. Die Kühlwirkung ist daher sehr gut und erfolgt vor allem so schnell, daß thermische Schaden am Zellmaterial vermieden werden.

Da die Düsenplatte 94 mit dem Hauptteil 76 des Ventils weitgehend nur über wärmeisolierende Materialien in Verbindung steht, liegt die Temperatur der Düsenplatte stets sehr niedrig, so daß eine unerwünschte Erwärmung des Kühlmediums vor Austritt in die Expansionskammer 118 vermieden wird.

Die Isolierhülse 95 erleichtert zudem das bei Wartungsarbeiten oder Reparaturen notwendige Herausziehen der Düsenplatte 94 aus dem Hauptteil 76 des Ventils.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ventil für eine Vorrichtung zum Zerteilen organischer Zellen, in welchem eine unter Druck stehende, die Zellen enthaltende Suspension entspannbar ist, mit einem auf der Druckseite des Ventils angeordneten Ventilkörper zum Einstellen und Verschließen der wirksamen Querschnittsfläche des Ventils, mit einer in Strömungsrichtung an den Ventilsitz anschließenden Expansionskammer und mit einer Leitung zum Zuführen eines Kühlmediums auf der Expansionsseite des Ventils nach Patent 1498 979, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zum Zuführen des Kühlmediums aus radial verlaufenden, nahe dem Ventilsitz (116) in die Expansionskammer (118) einmündenden Bohrungen (127) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (127) in einer mittig den Ventilsitz (116) und die Expansionskammer (118) aufweisenden Düsenplatte (94) schräg von oben nach unten verlaufend angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (127) mit ihren äußeren Enden in einen in der Düsenplatte (94) vorgesehenen Ringkanal (126) münden, an den die Zuleitung für das Kühlmedium angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (94) unter Zwischenschaltung einer Isolierhülse (95) zur thermischen Isolierung in einer Bohrung (93) des Hauptteils (76) des Ventils angeordnet ist und daß die Isolierhülse (95) eine Durchlaßöffnung (124) zwischen der Kühlmediumzuleitung und dem Ringkanal (126) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen