Elektrisches Heizbad mit= einer Temperaturregeleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches, Heizbad mit einem Behälter für eine Flüssigkeit, in- die eine zu beheizende.- Vorrichtung einzutauchen be stimmt ist, mit einem elektrischen Heizelement zur Erwärmung der Flüssigkeit, mit einem- von einem Motor angetriebenen Rührwerk zum-Umrühren der;
Flüssigkeit während der- Beheizung, mit. Anschluss- klemmen für eine elektrische Spannungsquelle und mit einer Temperaturregeleinrichtung,, die den Heiz= Strom regelt, um die Temperatur des Heizbades kon stant zu halten, wobei die Regeleinrichtung auf dem Behälter angeordnet und den Vibrationen des- Rühr-- werkes ausgesetzt ist.
Die Erfindung besteht darin, dass eine elektrische Einrichtung vorhanden- ist; welche die Wirkung. von unerwünschten, kurzzeitigen Regelimpulsen aufhebt, die durch mechanische Vibrationen des Temperatur= reglers hervorgerufen werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das in den Zeichnungen dar gestellt ist.
Fig.1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Heizbades, bei dem einzelne Teile - ent fernt sind, sowie die zugehörige Schaltung.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch- einen einstellbaren Temperaturregler, das- heisst ein Kontaktthermo meter in grösserem Massstab, und Fig.3 ist eine Ansicht einer weiteren Ausfüh rungsform eines Heizbades gemäss der-Erfindung:
Die Heizbadanordnung der Fig.1 enthält ein thermisch- isolierendes Gehäuse 10 zur Aufnahme einer Wassermenge L oder einer anderen FlüssigL keit, in die ein zu beheizender Dialysator 12 voll ständig eintaucht. Der Behälter 10 - besitzt einen äusseren Mantel 14 und einen inneren Mantel 16; der einen Abstand von - -dem äusseren- Mantel hat:
In dem Zwischenraum zwischen- den Gehäuseteilen. - 14 und 16-befindet-sich ein Isoliermaterial 18. Nach giebige U-förmige-Dichtungen.20 sind an dem-oberen Rand der Gehäuseteile 1.4 und- 16 angebracht..
Ein Deckel 22- ist für den Behälter 10 vorgesehen und lösbar, jedoch flüssigkeitsdicht mit Hilfe von Schrau- ben-24 befestigt, die. durch den Deckel 22. hindurch- gehen- und in Muttern 26:
an- dem oberen inneren Wandteil des Behälters eingeschraubt sind.. Am-Um== fang- des Behälters- l0. sind eine. Anzahl von Schrau ben 24- und Muttern- 26 befestigt: Der- Deckel. 22 hat eine kreisförmige- Qffnung_ 28 (Fig. 1). um. den Dialysator <B>12</B> einsetzen und entfernen zu können.
Der Dialysator-12: sitzt an einer Deckplatte 30 und ist an dieser durch- geeignete Befestigungsele mente- 32 befestigt, die durch* Abstandshülsen 34 hindurchgehen und- in@ den -oberen Teil des Dialy=- sators 12 eingeschraubt sind,
um diesen innerhalb- der Flüssigkeit 11 zu halten. Die Deckplatte 30.- ist- an dem- Deckel 22 durch Befestigungselemente 36 lösbar befestigt. Biegsame Schläuche 38. und 40 sind vorgesehen;
damit eine Flüssigkeit den beiden\ Seiten einer Membran des:- Dialysators@ zugeleitet werden kann, wobei diese Schläuche durch- Öffnün- gen 42- in der Deckplatte. 30 hindurchgehen. Der Dialysator. ist mit Einrichtungen versehen;
durch die Flüssigkeitsströme an einander gegenüberliegenden Seiten einer Membran hindurchtreten können, damit eine- Substanz, die in einem Flüssigkeitsstrom- ent halten ist, der den Dialysator durchfliesst, durch Dialyse in einen Flüssigkeitsstrom eindiffundieren kann, der-den Dialysator an der anderen Seite der Membran durchfliesst.
Da die besondere Konstruk tion des Dialysators keinen- Teil der vorliegenden- Erfindung bildet; wird das Gerät auch- nicht weiter beschrieben:.
Um die Flüssigkeit- L in- dem Heizbsd <B>zu-</B> er hitzen; ist ein elektrisches Heizelement H;von.geeig:- netem Aufbau an dem Deckel 22 aufgehängt, so dass es in die Flüssigkeit L eintaucht. Ein Rührwerk 44 ist am unteren Ende einer Welle 46 vorgesehen, die durch einen Elektromotor M angetrieben wird, der auf einem Träger 48 montiert ist. Dez Träger ist durch geeignete, nicht dargestellte Mittel auf dem Deckel 22 des Behälters 10 befestigt.
Das Rühr werk 44 dient dazu, die Flüssigkeit 11 beim Betrieb des Flüssigkeitsbades in Bewegung zu halten und be wirkt daher in Verbindung mit dem Heizelement H, dass die Flüssigkeit L in der Nähe der verschie denen Teile des Dialysators auf einer verhähnis- mässig gleichförmigen Temperatur gehalten wird, so dass sich die verschiedenen Teile des Dialysators im wesentlichen auf der gleichen vorbestimmten Temperatur befinden.
Der Betrieb des Heizelemen- tes H wird durch einen einstellbaren Temperatur regler, z. B. ein Thermometer T mit Flüssigkeitskon takt bewirkt, das mit Hilfe nicht dargestellter Mittel auf dem Deckel 22 des. Behälters nachgiebig befe stigt ist. Es sei bemerkt, dass sowohl das Heizelement <I>H</I> als auch das Kontaktthermometer<I>T</I> auf dem Dek- kel 22 ausserhalb des Bereiches des Trägers 48 be festigt sind, damit sie leichter zugänglich sind.
In Fig.2 ist das einstellbare Flüssigkeitsthermo meter, das heisst der Temperaturregler T dargestellt. Das Kontaktthermometer T enthält einen durchsich tigen unteren Teil 50 mit einer zweiteiligen, elek- trisch isolierenden Kappe 52 am oberen Ende, aus der ein geriffelter Knopf 54 ragt, dessen Achse durch die Kappe hindurchgeht und einen Magneten 56 mit nach unten ragenden Polen trägt.
Zwischen den Polen des Magneten 56 liegt ein Anker 58, von dem eine Spindel 60 ausgeht, die durch eine elektrisch leitende Buchse 62 im unteren Teil der Kappe 52 hindurchgeht. Das untere Ende der Spindel 60 ist in einer Trennwand 64 gelagert, die eine Öffnung 66 aufweist, durch die ein Elektrodendraht 68, der als Kontaktstück dient, hindurchgeht.
Das obere Ende des Drahtes 68 ist mit der Spindel 60 über einen Zeiger 70 verbunden, welcher ein Gewinde hat, so dass der Draht 68 sich in Längsrichtung der Spin del 60 bewegen kann, wenn diese bei einer Drehung des Knopfes 54 gedreht wird, so dass der Draht 68 von einem Quecksilbertropfen 72 weg oder auf ihn zu bewegt wird, der sich im unteren Teil des Kon taktthermometers T befindet, um die Temperatur einstellen zu können, bei der die Heizvorrichtung H betätigt wird.
Das Kontaktthermometer braucht auch nicht notwendig einstellbar zu sein. An der Innenseite des rohrförmigen Körpers 50 ist ein Kon taktstreifen oder -draht 74 vorgesehen, dessen un teres Ende in das Quecksilber 72 eintaucht und des sen oberes Ende durch die Kappe 52 hindurchgeht und mit einer Leitung 76 elektrisch verbunden ist. Eine weitere Leitung 78 ist an die Buchse 62 an geschlossen.
Wenn der Elektrodendraht 68 das Quecksilber 72 berührt, wird ein Stromkreis durch das Kontaktthermometer T geschlossen. Ein. Kon taktthermometer dieser Art, das heisst ein einstell- barer Temperaturregler ist im Handel erhältlich unter der Bezeichnung Bronwill Contact Thermometer und wird von der Firma Bronwill Scientific Division, Will Corporation, Post Office Box 127, Brighton Station, Rochester 10, New York, hergestellt.
In Fig. 1 ist eine Schaltung 80 für das Heizele- ment H des Heizbades, dargestellt. Eine Stromquelle für das Heizelement besteht aus einem Transforma tor 82, dem der Strom über eine Leitung 83, einen Schalter 86, eine Leitung 88, das Heizelement H und eine Leitung 84 entnommen wird. Der Schal ter 86 wird durch ein Relais 90 betätigt, welches von einer Sekundärspule 92 eines Transformators 94 erregt wird, so dass die Sekundärspule 92 die Strom quelle für das Relais 90 bildet. Der Schalter 86 wird normalerweise durch eine Zugfeder 87 offen gehalten.
Parallel zu dem Relais 90 liegt ein Kon densator 95, der verhindert, dass das Relais 90 in folge von Vibrationen des Kontaktthermometers T, die durch das Rührwerk verursacht werden, kurz zeitig mit Unterbrechungen geschlossen wird und den Stromkreis für das Heizelement H unterbricht. Das eine Ende der Sekundärspule 92 ist geerdet; das andere Ende ist mit dem Relais 90 und dem Kon densator 95 über eine Leitung 96 verbunden. Das Relais 90 und der Kondensator 95 liegen an der Anode 98 eines Thyratrons 100 über eine Leitung 102.
An die Kathode 104 des Thyratrons 100 ist über eine Leitung 106 eine weitere Sekundärwick lung 108 des Transformators 94 angeschlossen, die als Spannungsquelle für das Thyratron 100 dient. Die Sekundärwicklung 108 ist ebenfalls mit dem Gitter 110 des Thyratrons 100 über einen Wider stand 114 und die Leitungen 112 bzw. 113 verbun den. Mit dem Gitter 110 steht ein Widerstand 116 über eine Leitung 118 in Verbindung, der über die Leitung 78 an das Kontaktthermometer T angeschlos sen ist. Die Sekundärwicklung 108 ist ebenso wie die Sekundärwicklung 92 auf der einen Seite geerdet.
Die Leitung 96 des Kontaktthermometers T ist eben falls geerdet, um den Stromkreis des Kontaktthermo meters zu vervollständigen.
Als Beispiel sei angeführt, dass die Widerstände und die Spannungsquellen folgende Werte haben können: der Transformator 82 liefert 120 Volt. Die Sekundärspule 92 liefert ebenfalls 120 Volt und die Sekundärwicklung 108 6,3 Volt. Der Widerstand 114 hat die Grössenordnung von 1 Megohm und der Widerstand 116 die Grössenordnung von 100 000 Ohm.
Die Arbeitsweise des Heizbades ist folgende: Das Kontaktthermometer T wird auf die Tem peratur eingestellt, die für die Flüssigkeit L in dem Heizbad vorgesehen ist und bei der der Dialysator 12 arbeiten soll, indem der Elektrodendraht 68 mit Hilfe des Knopfes 54 gehoben oder gesenkt wird. Die gewünschte Temperatur wird durch die Lage des Zeigers 70 angezeigt, der auf die an der Aussen seite des Kontaktthermometers befindlichen Zahlen weist. Da die Temperatur der Flüssigkeit L anfangs unterhalb der Solltemperatur liegt, befindet sich das Quecksilber 72 in dem Kontaktthermometer T un terhalb des Elektrodendrahtes 68, so dass keine Ver bindung zwischen dem Draht 68 und dem Draht 74 besteht.
Der das Thermometer enthaltende Kreis mit dem Gitter 110 des Thyratrons 100 und dem Widerstand 116 ist daher offen. Bei diesem Zustand, bei dem die Kontakte des Kontaktthermometers T offen sind, besteht nur eine sehr kleine oder gar keine Vorspannung zwischen dem Gitter 110 und der Kathode 104 des Thyratrons. 100, weil der Span nungsabfall am Widerstand 114 vernachlässigbar ist.
Das Thyratron 100 ist daher leitend und der Strom fliesst von der Spannungsquelle 92 über die Leitung 96, das Relais 90, die Leitung 102, das Thyratron 100, die Leitung 106, die Spannungsquelle 108 und zurück zur Spannungsquelle 92 über Erde. Das Relais 90 wird erregt und der Schalter 86 wird geschlossen,. so wie dies in Fig.1 angedeutet ist. Das Heizelement H erhält Strom von der Spannungsquelle 82 über die Leitung 83, den Schalter 86 und die Leitungen 88 und 84.
Wenn die Kontakte des Kontaktthermo meters offen sind, ist also das Thyratron 100 leitend und das Relais 90 wird erregt, so dass der Schalter 86 geschlossen ist und das Heizelement Strom führt. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit L in dem Heizbad infolge der Wirkung des Heizelementes H ansteigt, dehnt sich das Quecksilber 72 in dem Kon taktthermometer T aus und steigt, bis, eine leitende Verbindung zwischen den Elektrodendrähten 68 und 74 hergestellt ist, so dass der Stromkreis des Kon taktthermometers T geschlossen und der Widerstand 116 mit dem -Gitter 110 und dem Widerstand 114 über die Leitungen 118 bzw. 113 verbunden ist.
Der Strom fliesst von der Spannungsquelle 108 über den Widerstand 114, die Leitung 112, den Widerstand 116, die Leitungen 113 und 118, das Kontaktthermo meter T, die Leitung 78, über Erde und die Leitung 76 zurück zur Spannungsquelle 108.
Die Spannungs quelle 108 liefert eine Vorspannung für das Thyra- tron 100; wenn die Kontakte des Thermometers T geschlossen sind, tritt ein verhältnismässig grosser Spannungsabfall an dem Widerstand 114 auf, so dass eine Spannungsdifferenz zwischen dem Gitter 110 und der Kathode 104 entsteht, die bewirkt, dass das Thyratron keinen Strom mehr führt.
Der Strom von der Spannungsquelle 92 zum Relais 90 wird unter brochen, so dass das Relais 90 abfällt und der Schal ter 86 durch die Wirkung der Feder 87 geöffnet wird, wodurch das Heizelement H stromlos wird. Wenn sich die Flüssigkeit L in dem Heizbad ab kühlt, zieht sich das Quecksilber 72 des Kontakt thermometers T zusammen und öffnet den Kontakt an dem Draht 68, so dass die Vorspannung zwischen dem Gitter 110 und der Kathode 104 des Thyra- trons 100 aufgehoben wird.
Das Thyratron verliert seine Vorspannung und wird wieder leitend. Das Relais 90 zieht an und schliesst den Schalter 86 für das Heizelement H, so dass dieses wiederum die Flüssigkeit L des Heizbades erwärmt.
Aus Fig.2 geht hervor, dass beim Steigen des Quecksilbers 72 in Richtung auf den Elektroden draht 68 ein vorzeitiges Schliessen des Kontaktes durch Vibrationen des Kontaktthermometers auf treten kann, so dass der Schalter 86 zu früh geöffnet, wird. Umgekehrt können auch Schwingungen des Kontaktthermometers T bewirken, dass das Queck silber sich zu früh von dem Draht 68 entfernt und der Schalter 86 zu früh geschlossen wird,
wenn das Quecksilber 72 infolge eines Temperaturanstieges der Flüssigkeit 11 in Berührung mit dem Draht 68 gekommen ist. Das Rührwerk 44, welches von dem Motor M angetrieben wird, vibriert und diese Vibra- tionen werden durch den Behälter 10 auf das Kon taktthermometer T übertragen, da sowohl das. von dem Motor angetriebene Rührwerk als auch das Thermometer auf dem Behälter angeordnet sind. Diese Vibrationen bewirken ein kurzzeitiges vorüber gehendes Öffnen und Schliessen der Kontakte des Thermometers.
Durch diese kurzzeitige ,vorüberge hende Betätigung des Kontaktthermometers würde das Relais 90 ebenfalls vorübergehend beeinflusst, so dass das Heizelement H infolge des Ein- und Aus schaltens des Schalters 86 in unerwünschter Weise ein- und ausgeschaltet wird. Diese unerwünschte Betätigung des Relais 90 infolge eines kurzzeitigen vorübergehenden Ansprechens des Kontaktthermome ters T wird durch die Anordnung des Kondensators 95 parallel zum Relais 90 vermieden.
Die kurzen Stromstösse im Stromkreis des Relais 90 würden ein kurzzeitiges Ansprechen und Abfallen des Relais 90 bewirken und dabei ein kurzzeitiges Schliessen und Unterbrechen des Stromkreises des Heizelementes H; wenn sie nicht durch den Kondensator 95 aufge nommen und kompensiert würden.
In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Heizbadanordnung mit einer Glasrohrwendel versehen ist, durch die eine Flüssigkeit geleitet wird, welche erwärmt wer den soll. Die Heizbadanordnung enthält einen iso lierten Behälter 10A mit einem äusseren Mantel 14A, der von dem inneren Mantel 16A durch Iso liermaterial 18A getrennt ist. Die beiden Gehäuse teile 14A und 16A sind am oberen Rand durch nicht dargestellte Mittel verbunden und haben einen Flansch 118.
Die Glaswendel 120 ist innerhalb des Behälters 10A angeordnet und wird von einem Halter 122 getragen, der an dem Gehäusedeckel 124 befestigt ist. Der Deckel 124 ist an dem Behälter 10A flüssig keitsdicht und abnehmbar mit Hilfe von Befestigungs mittel 126 befestigt, die an dem Flansch 118 an greifen. Die Mündungen 128 und 130 der Glas wendel sind durch Stopfen 132 hindurchgeführt, die in Öffnungen des Deckels 124 sitzen.
Auf dem Behäl terdeckel 124 ist ein Halter 48A montiert, der einen Motor M trägt, welcher die Welle 46 eines Rühr werks 44 antreibt. Diese Anordnung entspricht der jenigen der Fig. 1, wobei die Welle 46 durch eine Öffnung des Deckels 124 hindurchgeht. In ähnlicher Weise ist ein elektrisches Heizelement H- an dem Deckel 124 befestigt sowie ein Kontaktthermometer T, das in die Flüssigkeit L des Heizbades eintaucht. Das Kontaktthermometer T ist vorzugsweise ausser halb des Trägers 48A eingebaut; damit es leicht<B>zu-</B> gänglich- ist.
Die Heizbadanordnung der Fig. 3 wird in-genau der gleichen Weise betrieben und geregelt wie die Anordnung. der Fig. 1.