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    • 专利摘要:
    Systemkammer für naturwissenschaftliche Experimente. Aufgabe ist es, eine klimatisierbare Kammer vorzuschlagen, welche eine variable Gestaltung des abgeschlossenen Volumens und des Einsatzgebiets ohne größere Rüstzeiten zulässt. Die Aufgabe wird durch eine Kammer, umfassend mindestens ein Bodensegment und mindestens zwei Wandelemente, wobei die Wandelemente über reversible Verbindungselemente miteinander verbunden unter Bildung eines abgeschlossenen Volumens auf die Bodensegmente reverisbel aufgesetzt sind, gelöst.
    公开号:DE102004008051A1
    申请号:DE102004008051
    申请日:2004-02-19
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Wilhelm-Ernst Hörl；Jutta Dr. Schimmelpfeng
    申请人:Forschungszentrum Karlsruhe GmbH；
    IPC主号:B01L1-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Systemkammer für naturwissenschaftlicheExperimente gemäß dem erstenPatentanspruch. Die Systemkammer umschließt ein abgeschlossenes Volumen,in dem die naturwissenschaftlichen Experimente unbeeinflusst vonder Umgebungsklima durchführbar sind.
    [0002] DerartigeSystemkammern sind fürnaturwissenschaftliche Experimente, welche besonders sensitiv aufUmwelteinflüssereagieren, erforderlich. Oft müssenbei derartigen Versuchen ein oder mehrere klimatische Bedingungen,beispielsweise die Temperatur, Zusammensetzung der Atmosphäre (typische Forderungbetrifft z.B. inerte Atmosphäre),Feuchtigkeit etc. auch überausgedehnte Zeiträumein definierten Grenzen gehalten werden.
    [0003] Inder DE 101 32 761A1 wird beispielhaft ein klimatisiertes Probenkammerkonzeptzur Durchführungchemischer, biochemischer, biologischer oder physikalischer Reaktionenauf einem Probenträger beschrieben.Sie besteht aus einem nach oben hin offenen Gefäß mit vorgegebener Geometrie,in das der Probenträgereingesetzt ist und welches durch eine Platte dichtend abgedecktwird. Ferner sind Mittel zur Klimatisierung der Probenumgebung vorgesehen.
    [0004] Aufder anderen Seite sind aus dem Bereich der Kerntechnik, der Chemieoder der Biologie sog. Handschuhboxen (Glove-box) bekannt, welcheeine ausreichende Größe für einengesamten Versuchsaufbau im abgeschlossenen Volumen aufweisen. Dichtendeingesetzte Handschuhdurchführungen oderFernhantierungsmanipulatoren ermöglichendie Durchführungbestimmter Vorgängein der Handschuhbox, ohne dass es hierüber zu einem Fluidaustausch(insb. Gase oder Aerosole), d.h. zu einer Kontamination zwischendem abgeschossenen Volumen oder der Umgebung kommt.
    [0005] Beispielhaftwird in der DE 40 30186 A1 eine derartige Handschuhbox dargestellt. Sie weistwie die vorgenannte Probenkammer eine weitgehend unveränderlicheGeometrie des in dieser abgeschlossenen Volumens auf.
    [0006] Davonausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine klimatisierbareKammer vorzuschlagen, welche eine variable Gestaltung des abgeschlossenenVolumens und des Einsatzgebiet ohne größere Rüstzeiten zulässt.
    [0007] DieAufgabe wird durch eine Systemkammer mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs1 gelöst.Die abhängigenAnsprüchegeben vorteilhafte Ausgestaltungen der Systemkammer wieder.
    [0008] DerGrundgedanke der Erfindung basiert auf eine modular aufgebaute Kammer,deren Bödenund Wandungen sich fürjedes Experiment individuell aus aneinander angepassten Standardsegmentenunter Bildung eines abgeschlossenen Volumens zusammensetzen. Dabeibietet es sich an, eine Labortischplatte als Bodenplatte (Bodensegment)und als Trägerdes Versuchaufbaus fürdas Experiment vorzusehen. Wird eine gute Verstaubarkeit der Systemkammerim demontierten Zustand gefordert, bestehen die Standardsegmentevorzugsweise aus ebenen Plattenelementen, Form und Abmessungen dieserStandardsegmente sind, wie bei modular konzipieren Baukastensystemenallgemein üblich,geometrisch aufeinander abgestimmt. Die Randbereiche weisen Mittelzum reversiblen Verbinden auf (je nach Einsatzbedingung z.B. Klettverschluss,Magnetleisten, Schnappverschluss, Hakenmechanismus, formschlüssige Verbindungenwie Feder-Nutverbindungen oder Stift-Bohrungsverbindungen etc.)zumindest zweier Standardsegmente miteinander auf. Je nach Einsatzzweckkönnendiese Verbindungselemente mit parallel geschalteten zusätzlichenFixierungselementen wie z.B. Schnellverschlüsse, Schnallenfixierungen oderKlemmungen kombiniert werden. Die Verbindungen übernehmen zudem die Funktioneiner ersten Klimasperre, d.h. sie müssen für den jeweiligen Fall in eineoder beide Richtungen mehr oder weniger dichtend gestaltet sein.Je nach Einsatzzweck ist diese erste Klimasperre nicht ausreichend,d.h. es sind weitere separate oder spezielle Dichtungsmittel erforderlich.
    [0009] Esbietet sich an, eines oder mehrere dieser Standardsegmente als Bodenplatte,d.h. als Basis für dieSystemkammer und des in dieser befindlichen Versuchsaufbaus zu gestalten.Auf diese Weise kann in besonders vorteilhafter Weise zunächst derVersuchsaufbau ohne einengende Behinderungen durch eine Klimakammeraufgebaut und im Anschluss daran von der Systemkammer segmentweise,d.h. in besonders flexibler Weise umbaut werden. Auch werden Zugänglichkeit,Erweiterungs- und Anpassungsmöglichkeitendes Versuchsaufbaus allein durch die Möglichkeit, auch einzelne Segmenteder Systemkammer zu demontieren und bei Bedarf durch andere Segmentezu ersetzen, erheblich erweitert.
    [0010] Derkonzeptionsbedingten geringeren Druckbeständigkeit und damit dem gegenüber starrenKlimaboxen möglicherweisereduzierten Einsatzbereich der Systemkammer stehen somit wesentlicheVoreile gegenüber.
    [0011] Fensterbereiche(wie z.B. Sichtfenster, Membrane oder für bestimmte physikalische Einflüsse durchlässige klimadichteFensterbereiche), dichtend verschließbare Öffnungen (wie z.B. Klappen) oderelektrische, fluidische oder mechanische Durchführungen (wie z.B. Kabel-, Rohr-,Schlauch- oder Wellendurchführungen,oder auch eingesetzte Handschuhdurchführungen) sind in den einzelnenSegmenten eingesetzt, vorzugsweise, aber nicht zwingend abseitsder Randbereiche.
    [0012] Systemkammernfür Versuche,welche unter bestimmten klimatischen und atmosphärischen Rahmenbedingungen durchzuführen sind,umfassend Vorrichtungen zur Klimatisierung, Aufheizung, Kühlung, Entgasungoder Begasung des Volumens. Leitungen dieser Vorrichtungen wie auchdie des Versuchsaufbaus überbrücken dabeije nach Aufstellung im oder außerhalbdes Volumen die Wandungen der Systemkammer vorzugsweise über dievorgenannten Durchführungenfluidisch, mechanisch oder elektrisch. Alternativ bietet sich aucheine Integration dieser Vorrichtungen in einzelne Wiandsegmentean.
    [0013] Esliegt im Rahmen der Erfindung, Segmente mit Scharnieren, Biegegelenkenoder anderen permanenten Verbindungen knick- oder klappbar zu gestalten.Eine Trennung dieser Verbindungen ist dabei nicht vorgesehen. Siesind aber grundsätzlichgleich wirkend wie trennbare Segmentgruppen, jedoch durch die Verbindungselemente(Scharniere, Biegegelenke o. Ä.)nur gemeinsam verwendbar.
    [0014] DieErfindung wird mit Ausführungsbeispielenanhand der folgenden Figuren beispielhaft, aber nicht einschränkend aufdie vorgenannten Merkmale, nähererläutert.Es zeigen
    [0015] 1 denschematischen Aufbau einer Systemkammer als Explosionszeichnunggemäß dem Ausführungsbeispielsowie
    [0016] 2a undb möglicheVerbindungselementbauformen zum reversiblen Verbinden zweier Segmentejeweils in schematischen Schnittdarstellungen sowie
    [0017] 3a undb je eine Einfassung aus einem Elastomer zum dichtenden reversiblenVerbinden zweier Segmente in eine- Schrittdarstellung.
    [0018] EinmöglichesAusführungsbeispielder Systemkammer mit einer Tischplatte als Bodensegment 1 undmehreren Seitensegmenten 2 sowie eine weiteren Platte alsAbdecksegment 3 als Wandungen. Alle Seitensegmente bestehenim Ausführungsbeispielaus ebenen rechteckigen Platten gleicher Höhe. Sie werden, wie in 1 angedeutet,mit den Verbindungselementen (vgl. 2a undb) zu einem Ringelement zusammengesetzt, auf dem Bodensegment aufgestelltund durch das Abdecksegment nach oben hin verschlossen, wobei sichein abgeschlossenes Volumen bildet.
    [0019] ZweimöglicheVerbindungselementarten zwischen den einzelnen Seitensegmenten 2 sindin den 2a und b wiedergegeben (ohnezusätzliche Fixierungselemente).In beiden Figuren sind zudem beispielhaft Dichtmittel zur dichtenden Überbrückung zwischenzwei Seitenwandsegmente dargestellt. Die Dichtmittel umfassen imvorliegenden Beispiel Magnetstreifen 5 beidseitig auf denElementen 2 in der Näheder Verbindungselemente mit einer dichtend aufgesetzten magnetischenzumindest biegeschlaffen Matte 6. Alternativ sind als Dichtmittelanstelle der magnetische Verbindung auch formschlüssige Druckleistenverschlüsse, Reißverschlüsse, Klettverschlüsse, Dichtmassenoder Klemmleistenverschlüssedenkbar. In analoger Weise lassen sich auch die Verbindungen zwischenSeiten- und Abdeck- oder Bodensegment überbrücken.
    [0020] DieVerbindungselemente gemäß 2a umfassenals mechanische Verbindung einen Klettverschluss 4 mitzwei Verzahnungsflächen.Diese überspannenjeweils die Randbereiche der Seitensegmente 2. Eine derartigeVerbindung ist sehr flexibel und unkompliziert handhabbar, eignetsich jedoch nur fürAtmosphärendrücke im Volumen,welche nur unwesentlich von dem Drücken außerhalb der Systemkammer abweichen.Typische Verwendungen bieten Versuche mit inerten Atmosphären im Volumen,bei denen beispielsweise ein kontinuierlicher Gasstrom in das Volumeneingeleitet wird und bereits übergeringe Undichtigkeiten vorzugsweise im Bereich der Verbindungselementeaus dem Volumen wieder entweicht.
    [0021] Müssen dagegendie Verbindungselemente höhereKräftezwischen. den Segmenten (hervorgerufen beispielsweise durch größere Druckdifferenzen zwischenVolumen und Umgebung) aufnehmen, bieten sich Scharnierbandverbindungengemäß 2b an.Dabei sind die Segmente untereinander wie eine Tür drehbar in einem Türband eingesetztund durch einfaches gegeneinander verschieben der Segmente axialzur Drehachse auch unkompliziert trennbar. Derartige Verbindungselementeeignen sich besonders als Verbindung zwischen den Seitensegmenten 2 für das in 1 beschriebeneAusführungsbeispiel,lassen aber konstruktionsbedingt einen vergleichsweise breiten Spaltzwischen zwei Seitensegmente offen. Zusätzliche Dichtmittel sind daherunbedingt erforderlich.
    [0022] Alternativzu den vorgenannten Verbindungselementen bieten sich Einfassungenzum dichtenden reversiblen Verbinden zweier Segmente an (Beispielsiehe 3a). Vorzugsweise werden diese alsElastomerprofile 9 mit oder ohne zusätzliche Dichtlippen 10 alsseparate Komponenten auf die Randbereiche der Segmente aufgesteckt.
    [0023] Alsdichtende Verbindung zwischen den Seitensegmenten und dem Bodensegment(Tischplatte) oder dem Abdecksegment bieten sich, wie beispielhaftin 3b dargestellt, Elastomerprofile 9, d.h. Lippen, Streifen oder Puffer vorzugsweise aus Gummi an, welchein die jeweilig betroffenen Randbereiche der Seitensegmente 2 eingearbeitetaufgeklebt oder aufgesteckt sind. Als Verbindungselement dient dabeipraktisch nur die reibschlüssigeVerbindung zum Bodensegment 1 oder Abdecksegment 3,wobei das Eigengewicht der Segmente die Reibkräfte wesentlich mit bestimmt.Auf diese Weise lassen sich in besonders vorteilhafter Weise dieSeitensegmente 2 als vorgenannter Ring praktisch beliebigzwischen dem Bodensegment 1 und dem Abdecksegment 3 (vgl. 1)positionieren.
    1 Bodensegment 2 Seitensegment 3 Abdecksegment 4 Klettverschluss 5 Magnetstreifen 6 Matte 7 Fensterbereiche 8 Scharnier 9 Elastomerprofil 10 Dichtlippe
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Systemkammer für naturwissenschaftliche Experimente,umfassend mindestens ein Bodensegment (1) und mindestenszwei Wandelemente, wobei die Wandelemente über reversible Verbindungselementemiteinander verbunden unter Bildung eines abgeschlossenen Volumensauf die Bodensegmente reversibel aufgesetzt sind.
    [2] Systemkammer nach Anspruch 1, wobei die Wandelementeaus Seitenwandsegmente und Abdecksegmente bestehen, wobei die Seitenwandsegmente über reversibleVerbindungselemente zu einem Ring zusammengesetzt, auf die Bodensegmentereversibel aufgesetzt und mit den Abdecksegmenten dichtend unterBildung eines abgeschlossenen Volumens abgedeckt sind.
    [3] Systemkammer nach Anspruch 1 oder 2, umfassend Vorrichtungenzur Klimatisierung, Aufheizung, Kühlung, Entgasung oder Begasungdes Volumens.
    [4] Systemkammer nach einem der vorgenannten Ansprüche, umfassendFensterbereiche, dichtend verschließbare Öffnungen oder elektrische,fluidische oder mechanische Durchführungen in den Bodenplattenoder den Wandelementen.
    [5] Systemkammer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeian den Verbindungselementen zusätzlicheDichtungsmittel vorgesehen sind.
    [6] Systemkammer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobeian den Verbindungselementen zusätzlicheFixierungselemente vorgesehen sind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004008051B4|2008-10-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-04-09| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-07-01| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: SCHIMMELPFENG, JUTTA, DR., 76199 KARLSRUHE, DE |
    2012-01-19| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20110901 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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