VORRICHUNG UND VERFAHREN ZUR AGITATION VON FLÜSSIGKEITEN ODER SCHÜTTGUT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Agitation von Flüssigkeiten oder Schüttgut im Rahmen chemischer, biologischer oder physikalischer Prozesse.

[0002] In vielen industriellen Anwendungen werden Flüssigkeiten gemischt, um beispielsweise Reaktionen zu beschleunigen oder überhaupt erst möglich zu machen. Beispielsweise muss auch eine Agitation stattfinden, um gewisse Kristallisationsergebnisse zu erzielen. Zum Zwecke der Agitation bzw. Mischung von Flüssigkeiten werden meist mechanische Einbauten wie beispielsweise Rührer verwendet.

[0003] US3685805 offenbart eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Agitation von Flüssigkeiten oder Schüttgut im Rahmen chemischer, biologischer oder physikalischer Prozesse zur Verfügung zu stellen, welche ohne solche zusätzlichen Rührorgane auskommt und eine besonders schonende Agitation erlaubt.

[0005] Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Agitation von Flüssigkeiten oder Schüttgut entsprechend Anspruch 1.

[0006] Vom Begriff der Agitation ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Durchmischung der Flüssigkeit oder des Schüttguts erfasst. Die Vorrichtung erlaubt eine besonders schonende Agitation der Flüssigkeit oder des Schüttguts, was insbesondere bei sensiblen Prozessen wie Kristallisation oder Polymerisation wünschenswert sein kann. Bei der Flüssigkeit kann es sich um eine Lösung oder eine flüssige Dispersion, beispielsweise eine Emulsion handeln.

[0007] Im Wesentlichen horizontal bedeutet im Zusammenhang mit der Zylinderachse, dass diese entweder genau horizontal verläuft oder nur schwach, also in einem Winkel von maximal 30°, vorzugsweise maximal 15° gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Durch den im Wesentlichen horizontalen Verlauf der Zylinderachse entspricht die Höhe der Trommel im Wesentlichen seiner Erstreckung in horizontaler Richtung und sein Durchmesser im Wesentlichen seiner Erstreckung in vertikaler Richtung. Durch die im Verhältnis zum Durchmesser geringe Höhe ist die Trommel außerdem flach und hat insgesamt die Gestalt einer stehenden Scheibe. Diese und die weiteren Angaben zur Form der Trommel gelten jedenfalls für den Hohlraum zur Aufnahme der Flüssigkeit bzw. des Schüttguts und vorzugsweise für das Behältnis insgesamt.

[0008] Die Vorrichtung weist vorzugsweise einen Motor zur Drehung der Trommel um die Zylinderachse auf. Bei dem Motor handelt es sich beispielsweise um einen Elektromotor. Durch den Motor wird eine gleichmäßige Agitation und eine Automatisierung des Prozesses ermöglicht.

[0009] Es kann vorgesehen sein, dass die Trommel insgesamt von der Vorrichtung abgenommen werden kann, um diese zu befüllen, zu entleeren, zu reinigen oder auszutauschen. Alternative oder zusätzlich kann eine Mechanik zum Verfahren der Trommel von einer stehenden Betriebsposition in eine liegende Befüll- und Entnahmeposition vorgesehen sein.

[0010] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trommel die Gestalt eines Drehzylinders hat. Die Grundflächen bzw. Böden der Trommel sind in einer Ausführungsform also kreisförmig und die Zylinderachse verläuft durch die Mitte der und normal zu den Grundflächen. So wird der Inhalt bei einer Rotation der Trommel nicht geschüttelt und die Agitation erfolgt in besonders schonender Weise alleine durch das Entlanglaufen der Flüssigkeit oder des Schüttguts an den Innenflächen der Trommel, welche den Hohlraum begrenzen, also an den Innenflächen des Mantels und der Böden.

[0011] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an den Innenflächen der Trommel in Rotationsrichtung wirkenden Strukturelemente wie beispielsweise axial oder schräg verlaufende Rippen vorgesehen sind. Diese Strukturelemente an den Innenflächen des Mantels und/oder der Böden erhöhen in kontrollierter Weise die Turbulenzen bei der Agitation. Alternativ können die Innenflächen der Trommel in Rotationsrichtung auch strukturlos sein und die Agitation kann alleine durch die Mitnahme der Flüssigkeit oder des Schüttguts an den unstrukturierten Innenflächen erfolgen. Auf diese Weise ist die Agitation besonders schonend.

[0012] Der Umfang, in dem Flüssigkeit oder Schüttgut an den Innenflächen mitgenommen wird, kann zudem durch die Rauigkeit der Innenflächen sowie durch deren Hydrophobizität reguliert werden.

[0013] An den Innenflächen treten normalerweise kaum Ablagerungen auf, zumal auch dort der Energieentrag stattfindet und somit die Agitation der Flüssigkeit oder des Schüttguts am stärksten ist. In einer Ausführungsform können zur Vermeidung und/oder Entfernung von Ablagerungen aber auch Einbauten zum Reinigen der Innenoberflächen durch beispielsweise Schaben oder Abkratzen vorgesehen sein.

[0014] In einer Ausführungsform sind die Innenseiten mit einer Beschichtung versehen. Beispiele umfassen korrosionsbeständige Beschichtungen wie Teflon oder dergleichen. Anhand einer Beschichtung können den Innenflächen die gewünschten Eigenschaften verliehen werden.

[0015] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verhältnis der Zylinderhöhe zum Zylinderdurchmesser kleiner als 0,3 und vorzugsweise kleiner als 0,2 ist. Auch Seitenverhältnisse von kleiner als 0,1 sind denkbar. Als untere Verhältnisgrenzen sind Werte von 0,01 oder 0,05 bevorzugt. Je nach Anwendung kann der Einsatz unterschiedlich flacher Scheiben bevorzugt sein.

[0016] Die bevorzugten Dimensionen der Trommel können sich je nach Art des geplanten Prozesses unterscheiden, wobei unterschiedliche Einflussfaktoren wie beispielsweise der Viskosität der Flüssigkeit eine zentrale Rolle spielen können. Beispielhafte Werte umfassen, bezogen auf den Hohlraum, Durchmesser von zwischen 10 und 200 cm, Höhen von zwischen 0,5 und 25 cm. Beispielhaft Hohlraumvolumina liegen zwischen 50 mi und 500 I.

[0017] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trommel eine verschließbare Öffnung aufweist, die beispielsweise an einem der Böden angeordnet ist. Die Öffnung kann zur Befüllung der Trommel vor Beginn des Prozesses und/oder zur Entnahme der Flüssigkeit oder des Schüttguts nach Beendigung des Prozesses dienen. Ferner kann die Öffnung zur Manipulation dienen, wobei ein Werkzeug während des Betriebs der Trommel in diese eingeführt werden kann, um beispielsweise Proben zu entnehmen oder Messungen durchzuführen. Die Trommel kann liegend oder auch stehend über die Öffnung befüllt und entleert werden. Es ist denkbar, dass die Vorrichtung einen Mechanismus umfasst, um die Trommel zwischen der stehenden und einer liegenden Position zu verschwenken. Gegebenenfalls sind auch zwei oder mehrere separate Öffnungen vorgesehen, wobei eine Öffnung zum Befüllen und eine andere Öffnung zum Entleeren dienen kann. Unterschiedliche Öffnungen können beispielsweise an unterschiedlichen Böden der Trommel angeordnet sein. Zum Verschließen jeder Öffnung kann eine Abdeckung wie beispielsweise eine verschwenkbare Klappe oder eine abnehmbare Kappe vorgesehen sein.

[0018] In einer Ausführungsform ist die Trommel so ausgebildet, dass wenigestens ein Boden insgesamt vom Mantel abgenommen werden kann. Im Falle eines insgesamt abnehmbaren Bodens wird die Öffnung durch die bei abgenommenem Boden offene Grundfläche der Trommel gebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass an der Grenzfläche zwischen abnehmbarem Boden und Mantel eine umlaufende Dichtung vorgesehen ist. Zum lösbaren Festsetzen des Bodens am Mantel können Klemmvorrichtungen wie beispielsweise Schnellspanner oder Flügelmuttern vorgesehen sein.

[0019] In einer Ausführungsform kann lediglich ein Boden vom Mantel abgenommen werden, wobei der andere Boden entweder einstückig mit dem Mantel gefertigt ist oder unlösbar mit diesem verbunden ist, beispielsweise verklebt, verschweißt oder verschraubt ist. In einer anderen Ausführungsform kann die trommel auch so ausgebildet sein, dass beide Böden insgesamt vom Mantel abgenommen werden können.

[0020] In einer Ausführungsform kann die Trommel weigstens teilweise aus einem transparenten Material gefertigt sein oder ein Schauglas aufweisen, sodass der Trommelinhalt von außen sichtbar ist. Das Schauglas kann beispielsweise durch eine transparente Abdeckung einer oben näher beschriebenen Öffnung gebildet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Böden insgsamt transparent ausgebildet ist.

[0021] Es ist vorgesehen, dass die Trommel wenigstens eine Temperierkammer mit wenigstens einem Anschluss zur Beaufschlagung mit einem Temperierfluid aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Temperierkammer sich über den Trommelmantel erstreckt.

[0022] Der Mantel ist dabei doppelwandig ausgeführt und die Temperierkammer ist durch den Zwischenraum der Wände gebildet. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Anschlüsse für ein Temperierfluid vorhanden, nämlich ein Vorlaufanschluss und ein Rücklaufanschluss.

[0023] In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Anschlüsse zur Evakuierung, Druckbeaufschlagung, Einbringung von Messsonden oder dergleichen.

[0024] Die geannten Anschlüsse können generell am Mantel oder an einem der Böden angeordnet sein, wobei eine Anordnung an einem der Böden nahe der Zylinderachse bevorzugt sein kann, um die Anschlüsse auch während einer Rotation der Trommel nützen zu können. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Hohlwelle vorgesehen sein, in welcher Zufuhrschläuche verlaufen.

[0025] In einer Ausführungsform ist eine drehfest an der Vorrichtung angeordnete Nabe vorgesehen, um welche die Trommel rotiert. Die Nabe kann sich gegebenenfalls über einen achsnahen Bereich wenigstens eines Bodens erstrecken. Ein oder mehrere der oben genannten Anschlüsse können im Bereich einer derartigen Nabe angeordnet sein.

[0026] Die Vorrichtung kann in einer Ausführungsform eine Berstschutzeinrichtung aufweisen, welche im Bereich des Mantels und/oder im Bereich wenigstens eines Bodens angebracht sein kann und der Vorrichtung insbesondere bei Überdruckprozessen die notwendige Stabilität verleiht und deren Betriebssicherheit garantiert.

[0027] Als Fertigungsmaterial für die Böden und den Mantel der Trommel kommen schweißbare Materialien wie Kunststoffe und Metalle ebenso in Betracht wie beispielsweise Glas, Kohlenstoff, Keramik oder faserverstärkte Kunststoffe.

[0028] Vor dem eingangs genannten Hintergrund betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Agitation einer Flüssigkeit oder von Schüttgut im Rahmen eines chemischen, biologischen oder physikalischen Prozesses in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die mit Flüssigkeit oder Schüttgut befüllte Trommel um die Zylinderachse rotiert wird.

[0029] Bei dem Prozess kann es sich beispielsweise um eine chemische oder biologische Reaktion handeln, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung als Reaktor eingesetzt wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Prozess um eine Polymerisationsreaktion handel, wobei der Reaktor zur Aufnahme und Agitation des Reaktionsgemischs für eine Polymerisationsreaktion dient. Bei dem Prozess kann es sich auch um die Züchung von Kristallen handeln, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung als Kristallisator eingesetzt wird. Weitere Prozesse, zu deren Durchführung sich die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt werden kann, umfassen eine Fermentation, eine Destillation, ein Verdampfungsvorgang, eine Extraktion oder eine Herstellung von Pigmenten. Bei dem Prozess kann es sich auch um einen reinen Mischvorgang handeln. Ferner kann die Vorrichtung zur Homogenisierung der Geometrien von Körpern eingesetzt werden.

[0030] Dabei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung jeweils industriell oder zu Forschungszwecken, beispielsweise zur Untersuchung der Anwendbarkeit vor einem Scale-Up eingesetzt werden.

[0031] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahl der Trommel kleiner als 60 U/min, vorzugsweise kleiner als 20 U/min, weiter vorzugsweise kleiner als 10 U/min und besonders bevorzugt kleiner als 5 U/min ist. Ein beispielhafter Bereich liegt zwischen 0,5 und 2 U/min. Im Interesse einer besonders schonenden Agitation sollte die Trommel regelmäßig nur so schnell gedreht werden, dass die Fliehkräfte im Vergleich zur Gravitation gering sind. Die genannten Werte haben sich dabei in unterschiedlichen Prozessen als Vorteilhaft erwiesen, wobei die genaue Wahl einer optimalen Drehzahl von der Art des Prozesses und unterschiedlichen Einflussfaktoren wie beispielsweise der Viskosität der Flüssigkeit abhängt.

[0032] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trommel zu mehr als 1/8 und weniger als 3/4, vorzugsweise zu mehr als 1/4 und weniger als 2/3 mit Flüssigkeit oder Schüttgut befüllt ist. Die Trommel muss zur Durchführung des Prozesses generell mit Flüssigkeit oder Schüttgut befüllt werden, und zwar mindestens soweit, dass der Boden bedeckt ist, und maximal vollständig. Die angegebenen Füllgrade stellen bevorzugte Bereiche dar, die für die meisten Verfahren anzustreben sind. Vielfach ist eine Füllung bis etwa zur Hälfte günstig.

[0033] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trommel während des Prozesses auf eine von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur temperiert wird. Geeignete Prozesstemperaturen sind prozessabhängig und können im Bereich von beispielsweise zwischen -80°C und 400°C liegen. Die Temperierung erfolgt dadurch, dass die Temperierkammern mit Temperierfluid und vorzugsweise Temperierflüssigkeit durchströmt werden. Zusätzlich ist elektrische oder induktive Beheizung sowie eine Beheizung mit Wärmestrahlung oder Mikrowellen denkbar.

[0034] In einer Ausführungsform kann auch der Druck innerhalb der Trommel auf einen vom Umgebungsdruck abweichenden Druck reguliert werden, beispielsweise durch Evakuierung oder Druckbeaufschlagung. Die Trommel kann auch mit einer Intertgasatmosphäre versetzt werden.

[0035] Weiterhin betrifft die Erfindung ein System mit mehreren zu einem Verbund zusammengefassten erfindungsgemässen Vorrichtungen. Die Trommeln können gegebenenfalls mit einem gemeinsamen Motor gekoppelt sein, beispielsweise an einer gemeinsamen Welle angordnet sein, um diese im Betrieb gemeinsam rotieren zu können.

[0036] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. In den Figuren zeigen:

Figur 1:

eine Schnittansicht einer Trommel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 2:

eine weitere Ansicht der Trommel gemäß Figur 1;

Figur 3:

eine Fotographie einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 4:

eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Trommel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 5:

eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Figur 6:

eine weitere Ausführungsform einer Trommel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0037] Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Trommel 10 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0038] Die kreiszylindrische Trommel 10 hat durch ihre geringe Höhe die Gestalt einer kreisförmigen Scheibe, wobei das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser in etwa 1 tu 10 beträgt. Sie weist einen Mantel 11 sowie zwei Böden 12 und 13 auf, welche einen Hohlraum 14 zur Aufnahme von Flüssigkeit oder Schüttgut einschließen. Die Drehachse A der Trommel 10 verläuft horizontal. Anhand der Welle W kann die Trommel von einem in Figur 1 nicht dagestellten Motor in Drehung versetzt werden.

[0039] Zur Befüllung und Entleerung der Trommel 10 kann der Boden 12 insgesamt vom Mantel 11 abgenommen werden, wobei zur Abdichtung des zwischen Mantel 11 und Boden 12 ausgebildeten Spaltes eine umlaufende Ringdichtung 15 vorgesehen ist. Zur reversiblen Fixierung des Bodens 12 an der Trommel umfasst der Mantel 11 an seiner Stirnseite axial abstehende Gewindestifte 16, welche durch korrespondierende Bohrungen des Bodens 12 geführt werden. Der Boden 12 ist an den Gewindestiften 16 mit Hilfe von Flügelmuttern 17 verspannt.

[0040] im zentralen Bereich des Bodens 12 befindet sich ferner eine Öffnung 18, die mit einer durchsichtigen, scheibenförmigen Abdeckung 19 verschlossen ist. Die Öffnung dient gleichzeitig als Sichtfenster und als weitere Befüll- bzw. Entnahmeöffnung. Die Abdeckung ist zwischen dem Boden 12 und einer ringförmigen Blende 20 verspannt, wobei zwischen Abdeckung 19 und Boden 12 sowie zwischen Abdeckung 19 und Blende 20 jeweils eine umlaufende Ringdichtung 21 bzw. 22 angoerdnet ist. Zur Verspannung umfasst der Boden 12 um den Umfang der Öffnung 18 verteilt angeordnete, axial abstehende Gewindestifte 23, welche durch korrespondierende Bohrungen der Blende 20 geführt werden. Die Blende 20 ist an den Gewindestiften 23 ebenfalls mit Hilfe von Flügelmuttern 24 verspannt.

[0041] Der Mantel 11 ist doppelwandig ausgebildet, wobei zwischen den Wänden 11a und 11b ein Fluidkanal 25 ausgebildet wird, durch welchen ein Temperiermedium zum Zwecke der Heizug oder Kühlung des Trommelinhaltes geleitet werden kann. Das Temperiermedium wird durch einen Befüllanschluss 26 in den Fluidkanal geleitet. Der Befüllanschluss 26 kann mit einem aus einer Hohlwelle kommenden und entlang der Rückseite des Boden 13 verlaufenden Schlauch verbunden werden, der insoweit mit der Trommel 10 mitrotiert.

[0042] Figur 2 zeigt eine weitere schematisierte Schnittansicht der Trommel 10 der Figur 1, diesmal mit abgenommenem Deckel.

[0043] Figur 3 zeigt eine Fotographie einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese umfasst neben einer insgesamt durchsichtig gefertigten Trommel 10 eine Halterung 2, einen Motor 3 mit Getriebe 4 und eine Steuereinheit 5. Die gezeigte Vorrichtung 1 ist im abgebildeten Zustand in Betrieb, d.h., die Trommel 10 wird rotiert und ist mit Flüssigkeit gefüllt. Es ist ersichtlich, dass die Flüssigkeit etwas weniger als 1/4 des Hohlraumvolumens der Trommel 10 einnimmt.

[0044] Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Trommel 10 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der abnehmbare und wellenferne Boden 12 ist in dieser Ausführungsform gänzlich aus Glas gefertigt und weist in seiner Mitte eine Öffnung 18 auf, die im Gegensatz zu der Öffnung der Ausführungsform gemäß Figur 1 allerdings zumindest temporär nicht abgedeckt ist, sondern offen bleibt. Durch diese Öffnung 18 kann auch während der Rotation der Trommel 10 ein Instrument 27 in die Flüssigkeit eingetaucht werden, um während des Prozesses beispielsweise Messungen, Dosierungen oder Entnahmen durchführen zu können.

[0045] Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei die Trommel 10 an einer Halterung 2 befestigt ist. Wiederum ist in dieser Ausführungsform der abnehmbare und wellenferne Boden 12 der Trommel 10 gänzlich aus Glas gefertigt. Eine Öffnung in der Mitte des Bodens 12 fehlt in dieser Ausführungsform allerdings. Die Halterung umfasst einen Motor, der die Welle W antreibt. Die Trommel 10 ist an der Welle W aufgehängt. Die Welle ist in dieser Ausführungsform als Hohlwelle ausgestaltet und nimmt einen Schlauch auf, durch den Temperierflüssigkeit von der Halterung 2 in Schläuche innerhalb der drehenden Welle W und von dort über den Anschluss 26 auf den in dieser Figur nicht sichtbaren Temperierkanal übertragen werden kann.

[0046] Letztlich zeigt Figur 6 eine weitere Ausführungsform einer Trommel 10 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei diese Trommel 10 dreiteilig gefertigt ist und beide Böden 12 und 13 vom Mantel 11 abgenommen werdn können. Beide Böden 12 und 13 sind hier im Wesentlichen aus Glas gefertigt, wobei jeweils eine Metallsicherung 28 als Berstschutz vor die Glasfläche gespannt ist. Der Berstschutz 28 wird dabei ebenfalls durch die Flügelmuttern verspannt, wie dies im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Figur 1 in größerem Detail erklärt wurde. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 1 werden aber vorliegend die beiden Böden 12 und 13 im Bereich eines Überstandes 29 miteinander verbunden und der Mantel 11 ist zwischen den Böden 12 und 13 eingespannt. Der Mantel 11 selbst umfasst keine Befestigungsmittel.

[0047] Nachfolgend werden einige Anwendungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben, wobei für die Anwendungsbeispiele grundsätzlich alle der in Figuren 1 bis 6 gezeigten Varianten der Vorrichtung geeignet sind.

Anwendungsbeispiel 1:

Kristallisation durch Änderung des pH-Werts

[0048] 1l einer Mischung werden in den Zustand der Übersättigung überführt. Dieses Gemisch wird nun in die Trommel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit 500mm Durchmesser und 20mm Höhe eingefüllt. Die Trommel wird in Rotation mit 4 Umdrehungen pro Minute versetzt. Weitere Säure oder Lauge kann während der Rotation zugegeben werden. Kristallisation tritt spontan ein oder durch Zugabe von Impfkristallen. Nach einer vorbestimmten Zeit wird die Trommel angehalten und der Inhalt entnommen. Durch die schonende Durchmischung wird die Bildung besonders großer Kristalle beobachtet.

Anwendungsbeispiel 2:

Polymerisation

[0049] In diesem Beispiel werden 3l Reaktionsvorlage in eine Trommel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit 100cm Durchmesser aufgegeben. Die Breite der Trommel beträgt 50mm. Nun wird die Trommel mit 10 Umdrehungen pro Minute gedreht. Die Temperatur wird angehoben, bis die Polymerisation startet. Dann wird die Temperatur konstant gehalten. Nach 120 Minuten wird die Mischung wieder abgekühlt und die Drehung der Trommel angehalten. Durch die schonende Durchmischung kann die Entstehung besonders langkettiger Polymere beobachtet werden.

Anwendungsbeispiel 3:

Fermentation von besonders empfindlichen Säugerzellen

[0050] Ca. 0,6l Fermentationsbrühe wird in eine Trommel mit 30cm Durchmesser eingefüllt. Die Breite der Trommel beträgt 30mm. Nun wird die Trommel mit 0.5 U/min rotiert. Außerdem wird das Gemisch auf 37°C erwärmt und mit Sauerstoff begast. Durch anschließende Zugabe der Zellen wird die Fermentation gestartet. Nach 36 Stunden kann die Fermentationsbrühe aus der Trommel entnommen. Die schonende aber doch homogene Durchmischung erlaubt es, besonders empfindliche Zellen zu züchten.

Anwendungsbeispiel 4:

Homogenisierung von Geometrien

[0051] Ca. 30l Schüttvolumen von keramischen Körpern werden in die Trommel mit 1m Durchmesser eingefüllt. Die Breite der Trommel beträgt 10cm. Nun wird die Trommel mit 0.5 U/min rotiert. Nach 7 Stunden wird die Drehung angehalten und der Inhalt abgelassen. Die keramischen Körper sind fast einheitlich rund mit sehr geringen Durchmesservarianzen und relativ wenig Abrieb.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Agitation von Flüssigkeiten oder Schüttgut im Rahmen chemischer, biologischer oder physikalischer Prozesse, wobei die Vorrichtung ein Behältnis mit einem Hohlraum zur Aufnahme einer Flüssigkeit oder von Schüttgut aufweist, wobei es sich bei dem Behältnis um eine zylindrische Trommel (10) mit einem Mantel (11) und zwei an gegenüberliegenden Seiten des Mantels (11) angeordneten Böden (12, 13) handelt, die um ihre Zylinderachse (A) drehbar gelagert ist, wobei die Zylinderachse (A) horizontal verläuft oder in einem Winkel von maximal 30° gegenüber der Horizontalen geneigt ist, und wobei das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser der Trommel (10) kleiner als 0,5 ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trommel (10) wenigstens eine als Fluidkanal ausgebildete Temperierkammer (25) mit wenigstens einem Anschluss (26) zur Beaufschlagung mit einem Temperierfluid aufweist, wobei dieses zum Zwecke der Heizung oder Kühlung des Trommelinhalts durch einen zwischen den Wänden (11a, 11b) des doppelwandig ausgebildeten Mantels (11) gebildeten Fluidkanal (25) leitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (10) die Gestalt eines Drehzylinders hat.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Innenflächen der Trommel (10) in Rotationsrichtung wirkenden Strukturelemente wie beispielsweise axial oder schräg verlaufende Rippen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zylinderhöhe zum Zylinderdurchmesser kleiner als 0,3 und vorzugsweise kleiner als 0,2 ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel eine verschließbare Öffnung aufweist, die beispielsweise an einem der Böden angeordnet ist, wobei die Trommel so ausgebildet ist, dass wenigestens ein Boden (12, 13) insgesamt vom Mantel (11) abgenommen werden kann.

6. Verfahren zur Agitation einer Flüssigkeit oder von Schüttgut im Rahmen eines chemischen, biologischen oder physikalischen Prozesses in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mit Flüssigkeit oder Schüttgut befüllte Trommel (10) um die Zylinderachse (A) rotiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Trommel (10) kleiner als 60 U/min, vorzugsweise kleiner als 20 U/min, weiter vorzugsweise kleiner als 10 U/min und besonders bevorzugt kleiner als 5 U/min ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (10) zu mehr als 1/8 und weniger als 3/4, vorzugsweise zu mehr als 1/4 und weniger als 2/3 mit Flüssigkeit oder Schüttgut befüllt ist, und/oder dass die Trommel (10) während des Prozesses auf eine von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur temperiert wird.

9. System mit mehreren zu einem Verbund zusammengefassten Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Claims

1. An apparatus for agitating liquids or bulk materials within the context of chemical, biological or physical processes, wherein the apparatus comprises a container having a cavity for receiving a liquid or bulk material, wherein the container is a cylindrical drum (10) having a shell (11) and two bases (12, 13) arranged on opposite sides of the shell (11), the drum being mounted rotatably about the cylinder axis (A) thereof, wherein the cylinder axis (A) extends horizontally or is inclined at an angle of at most 30° to the horizontal, and wherein the ratio of the height to the diameter of the drum (10) is less than 0.5,
characterized in that
the drum (10) comprises at least one temperature-control chamber (25) designed as a fluid channel and having at least one port (26) for supplying a temperature-control fluid, wherein said fluid, for the purpose of heating or cooling the drum contents, can be guided through a fluid channel (25) formed between the walls (11a, 11b) of the double-walled shell (11).

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the drum (10) is in the form of a rotary cylinder.

3. The apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that structural elements acting in the direction of rotation, such as axially or obliquely extending ribs, are provided on the inner surfaces of the drum (10).

4. The apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the cylinder height to the cylinder diameter is less than 0.3 and preferably less than 0.2.

5. The apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the drum comprises a closable opening, which is disposed at one of the bases, for example, wherein the drum is designed in such a way that at least one base (12, 13) can be completely removed from the shell (11).

6. A method for agitating a liquid or bulk material within the context of a chemical, biological or physical process in an apparatus according to one of the preceding claims, wherein the drum (10) filled with liquid or bulk material is rotated about the cylinder axis (A).

7. The method according to claim 6, characterized in that the rotational speed of the drum (10) is less than 60 rpm, preferably less than 20 rpm, more preferably less than 10 rpm and particularly preferably less than 5 rpm.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that more than 1/8 and less than 3/4, preferably more than 1/4 and less than 2/3 of the drum (10) is filled with liquid or bulk material, and/or that the drum (10) is temperaturecontrolled to have a temperature deviating from the ambient temperature during the process.

9. A system comprising a plurality of apparatuses according to one of claims 1 to 5, combined to form a group.

Revendications

1. Dispositif d'agitation de liquides ou de produits en vrac dans le cadre de processus chimiques, biologiques ou physiques, dans lequel le dispositif présente un récipient avec un espace creux destiné à recevoir un liquide ou des produits en vrac, dans lequel le récipient est un tambour cylindrique (10) avec une enveloppe (11) et deux fonds (12, 13) disposés sur des côtés opposés de l'enveloppe (11), lequel est monté de manière à pouvoir tourner autour de son axe de cylindre (A), dans lequel l'axe de cylindre (A) s'étend horizontalement ou est incliné selon un angle de 30° au maximum par rapport à l'horizontale, et dans lequel le rapport de la hauteur par rapport au diamètre du tambour (10) est inférieur à 0,5,
caractérisé en ce
que le tambour (10) présente au moins une chambre de thermorégulation (25) réalisée en tant que canal de fluide avec au moins un raccord (26) pour soumettre son contenu à l'action d'un fluide de thermorégulation, dans lequel celui-ci peut être acheminé à travers un canal de fluide (25) formé entre les parois (11a, 11b) de l'enveloppe (11) réalisée à double paroi aux fins du chauffage ou du refroidissement du contenu de tambour.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tambour (10) présente la forme d'un cylindre rotatif.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sont prévus des éléments structurels agissant sur les surfaces intérieures du tambour (10) dans la direction de rotation, par exemple des nervures s'étendant axialement ou à l'oblique.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport de la hauteur de cylindre par rapport au diamètre de cylindre est inférieur à 0,3 et de préférence est inférieur à 0,2.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tambour présente une ouverture pouvant être fermée, qui est disposée par exemple sur un des fonds, dans lequel le tambour est réalisé de telle sorte qu'au moins un fond (12, 13) peut être retiré globalement de l'enveloppe (11).

6. Procédé d'agitation d'un liquide ou de produits en vrac dans le cadre d'un processus chimique, biologique ou physique dans un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tambour (10) rempli de liquide ou de produits en vrac est tourné autour de l'axe de cylindre (A).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du tambour (10) est inférieure à 60 t/min, de préférence est inférieure à 20 t/min, par ailleurs de préférence est inférieure à 10 t/min et de manière particulièrement préférée est inférieure à 5 t/min.

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le tambour (10) est rempli à plus de 1/8 et à moins de 3/4, de préférence à plus de 1/4 et à moins de 2/3 de liquide ou de produits en vrac, et/ou que le tambour (10) est thermorégulé pendant le processus sur une température divergeant de la température ambiante.

9. Système avec plusieurs dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 regroupés en un ensemble.

Zeichnung