КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Советский патент 1965 года по МПК C12M1/36 

Отработка технологического процесса культивирования того или иного микроорганизма предполагает подбор оптимального режима перемешивания жидкости в культуральном сосуде. Перемеш.ивание осуществляют С помощью мешалок. Для исключения проникновения посторонних микроорганизмов из окружающей среды во внутреннюю полость сосуда мешалки связывают с приводом посредством магнитных муфт, позволяющих разделить ведущую п ведомую часть муфты перегородкой, герметизирующей сосуд-.

Для подбора оптимальных режимов культивирования Необходимо обеспечить бесступенчатое регулирование п стабилизацию скорости вращения мешалки. С этой целью предлагаемый сосуд снаб|Жен следящим регулятором скольл ения муфты. Регулятор содержит измерительный канал с датчиком скорости мещаЛКИ и канал эталонных частот с генератором, выполненным с возможностью иастройки на различные частоты, соответствующие требуемым скоростям McLUa.lKH.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый культуральпый сосуд в разрезе; на фиг. 2 схематично показана часть культурального сосуда с электромагнитной муфтой и датчиком скорости; на фиг. 3 - основные электрические узлы схемы управления муфтой.

Основны.ми частями регулятора являются электромагнитная муфта / скольжения, измерительный канал 2 с датчиком 5 скорости вращения мешал-ки, канал 4 эталонных частот

с задающим генераторо.м, реверсивный двигатель 5, работающий .на разностном сигнале измерительного и этало.нного каналов, и регулятор 6 тока управления в катушке муфты, связанный с реверсивным электродвигателем

7. На валу электродвигателя установлен индуктор 8, служащий ведущей частью муфты. Ведомая часть - корпус 9 якоря - за счет магнитной связи с индуктором увлекается последним п.ри вращении электродвигателя.

Вал W корпуса якоря враииется -в подшипнике скольжения 11, установленном в кронштейне 12, который в свою очередь крепится на внутренней стороне верхней крышки культурального сосуда 13. Внизу вала установлена

мешал ка 14. В зазоре между индуктором и якорем расположен стакан 15 13 немагнитной нержавеющей стали. Наличие этой перегородки исключает необходимость установки сальникового упототнения в месте выхода вала,

вращающего мешалку, из культурального сосуда. Отсутствие сальника надежно защищает внутреннюю иолость культурального сосуда от попадания посторонних микроорганизмов. Обмотка 16 индуктора помещена в кольцес токосъемнымй кольцами 17. Кольцевой якорь 18 выполнен из материала с .высокой магнитной проницаемостью. Якорь иомещен в герметичную полость корпуса 9, выполненлого из немагнитного антикоррозионного материала, например из нержавеющей стали.

Датчик скорости вращения мещалки содержит диск 19, жестко установленный на валу 10, фотоэлектр.ичеокое устройство, состоящее из осветителя 20 и фотоэлемента 21. Диск имеет оюно 22 в виде полукольца. Свет от осветителя, снабженного отражателем 23, проходит через светопровод 24, окно в диске, светопровод 25 и попадает далее на фотоэлемент. Светопроводы заключены в защитные трубки 26. Снаружи осветитель и фотоэлемент закрыты светонеироницаемым кожухом 27, имеющим иерегородку 28 для предотвращения непосредственного попадания света от осветителя на фотоэлемент. При вращении вала вместе с диском световой поток, попадающий на фотоэлемент, модулируется частотой вращения вала.

Как видно из описанного, узел индикации скорости вращения вала с мещалкой не содержит в себе движущихся частей, выходящих из внутренней стерильной полости культурального сосуда в окружающую атмосферу, что гарантирует надежную стерильность процесса. Кроме того, детали, входящие в узел индикации, допускают стерилизацию острым паром и не подвержены влиянию повыщенной влажности.

Электрическая схема регулятора содержит датчик 5 скорости вращения мещалки, эталонный и измерительный каналы - соответственно 4 и 2, контактный вибропреобразователь 29, усилительные схемы 30, реверсивный двигатель 5, регулятор 6 тока муфты и источник питания 5/.

Электрический сигнал переменного тока, выделяющийся на нагрузке 32 фотоэлемента, поступает на усилительно-ограничительную схему 33 и далее на ждущий генератор 34 иилообразного напряжения. Амилитуда сигнала, формируемого на выходе генератора, иропорциональна скорости вращения вала с мещалкой. Амплитудный детектор, состоящий из диода 35 и конденсатора 36, иреобразует пилообразный сигнал в постоянное напряжение, равное по величине амилитуде переменной составляющей пилообразных импульсов. Высокоомное сопротивление 37 предназначено для создания цепи разряда конденсатора 36 при уменьщении числа оборотов вала.

Эталонный канал, необходимый для создания опорного напряжения, пропорционального известной частоте, содержит генератор 38 эталонных частот с плавной регулировкой частоты, усилитель-ограничитель 39 и генератор 40 пилообразного напрял ения.

Напряжение, формируемое генератором 38, преобразуется усилителем-ограничителем 39

в сигнал прямоугольной формы, а затем так же как и в измерительном канале, - в пилообразное наиряжение. Назначение остальных элементов схемы диода 41, конденсатора 42 и сопротивления 43 аналогично описанному

ранее.

Постоянные напряжения с выходов измерительного канала и канала эталонных частот подаются иа контакты вибропреобразователя 29. Разностный сигнал прямоугольной

формы поступает далее на усилитель 44 напряжения п усилитель 45 мощности. Нагрузкой последнего является управляющая обмотка реверсивного двигателя 5. Двигатель механически связан с регулятором 6

тока муфты (реостатом), установленным в цени питания обмотки 16 индуктора.

Стабилизация скорости мещалки осуществляется следующим образом. При изменении вязкости культуральной

жидкости изменяется нагрузочный момент . Если вязкость возрастает, скорость вращения мещалки и, соответственно, частота сигнала на выходе датчика уменьшаются по сравнению с эталонной частотой. Вследствие

этого возрастает амилитуда иилообразного напряжения на конденсаторе 36. Возникающий при этом разностный сигнал приводит во вращение реверсивный электродвигатель, который, воздействуя на реостат, увеличивает

ток в обмотке индуктора, и скольжение муфты уменьшается. Это приводит к увеличению числа оборотов и, следовательно, к уменьшению разностного сигнала. Дальнейщий процесс восстановления заданной скорости будет

происходить до тех пор, пока разностный сигнал не станет равным нулю.

Регулирование скорости вращения мещалки осуществляется путем изменения частоты задающего генератора вручную или иосредством программного механизма.

Предмет изобретения

Сосуд для культивирования микроорганизмов, снабженный мещалкой, связанной с приводом посредством магнитной муфты, отличающийся тем, что, с целью стабилизации скорости вращения мешалки, а также обесиечения возможности бесступенчатого регулирования этой скорости, он снабжен следящим

регулятором скольжения муфты, содержащим измерительный канал с датчиком скорости мешалки и канал эталонных частот с генератором, выполненным с возможностью настройки на различные частоты, соответствующие требуемым скоростям мещалки.

Фиг I

27

Фиг 2