DE1598595C

DE1598595C - Valve for a device for dividing organic cells

Info

Publication number: DE1598595C
Authority: DE
Inventors: Charles Joseph Weston; Blum Josef Norwalk; Conn. Filz (V.StA.)
Original assignee: Ivan Sorvall Inc., Norwalk, Conn. (V.StA.)
Publication date: 1972-07-20

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.The main patent 1 498 979 relates to a valve for a device for dividing organic cells, in which a pressurized suspension containing the cells is expandable, with a arranged on the pressure side of the valve body for adjusting and closing the effective Cross-sectional area of the valve, with one adjoining the valve seat in the direction of flow Expansion chamber and with a line for supplying a cooling medium on the expansion side of the valve.

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.This valve is used to break up organic cells that are present in a suspension and at subsequent centrifugation should be separated into plasma and cell wall components. On the On the pressure side of the valve, the cell suspension is under high pressure and is then suddenly relaxed, the cells burst open. The cells are preserved in large pieces, so that they are well separated from the other components. the can.

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.A difficult problem that occurs with this type of cell division is the strong heating of the Cells when passing through the narrow valve cross-section. Immediately after the expansion process the cells must therefore be cooled as intensively as possible. To this end is in accordance with Claim 5 of the main patent provided a bore adjoining the expansion chamber, in which protrudes a pipe in the direction of the expansion chamber. Between the outer wall of this Cooling medium is supplied to the pipe and the inner wall of the bore, which leads to the expansion chamber towards the end of the pipe from the narrow space between the pipe and the inner wall of the bore emerges and mixes with the expanded cell suspension.

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.The disadvantage of this coolant flow is the fact that the mixing of the expanded Material with the coolant takes place relatively late after the expansion and that the valve can only be insufficiently cooled.

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.The object of the invention is to achieve faster cooling of the expanded cell suspension and also to achieve that the valve is well cooled so that the valve seat and the walls the expansion chamber stay cold.

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.This object is achieved according to the invention in that the line for supplying the cooling medium from radially extending bores opening into the expansion chamber near the valve seat consists.

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.With the construction according to the invention, the better cooling of the valve means that too high Temperatures avoided during the expansion and the expanded cell suspension is immediately after Leaving the valve effectively cooled. The yield of usable biological samples is through this good cooling is significantly increased.

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.The bores advantageously open into a valve seat and expansion chamber in the center Nozzle plate arranged obliquely from top to bottom. This results in a strong Cooling the valve seat.

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.The outer linden holes of the bores advantageously open into one provided in the nozzle plate Ring channel to which the supply line for the cooling medium is connected. Through the ring channel the cooling medium is distributed evenly to the various holes so that it is evenly can enter the flow of expanded cell material coming from the valve from all sides.

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.The nozzle plate with the interposition of an insulating sleeve for thermal insulation is advantageous arranged in a bore of the main part of the valve and the insulating sleeve has a passage opening between the cooling medium supply line and the ring channel. This will remove the nozzle plate from the remaining parts of the valve thermally insulated, so that undesired heating of the cooling medium is avoided.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigtThe invention is shown schematically and by way of example in the drawing. It shows

F i g. 1 einen Schnitt durch das Ventil,F i g. 1 a section through the valve,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Ventils gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, ■FIG. 2 shows a section through part of the valve according to FIG. 1 on an enlarged scale, ■

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 2.3 shows a section along line 3-3 in FIG. 2, FIG. 4 shows a section along line 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.From Fig. 1 it can be seen that. the splitting valve 29 consists of a main part 76, on the upper side of which a head part 77 is fastened by bolts 78 is. A base plate 79 is fastened to the underside of the main part 76 by a plurality of bolts 81. The main part 76, the head part 77 and the bottom plate 79 are made of steel or the like Material and have a circular cross-section. The diameter is 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.The head part 77 is provided with a vertical central bore 82 into which a hollow long Screw 83 is screwed, the upper end of which extends over the top of the head part 77 out. A central bore 84 of the screw 83 is enlarged at the upper end at 86 and with a Provided internal thread into which an adjusting screw 87 is screwed.

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.The central bore 84 in the long screw 83 receives a long shaft 88 which extends through a bore 89 extends in the main part 76 and is aligned with the bore 84. The lower end of the The stem 88 terminates in a conical valve body 91, the function of which is described below. The upper end of the valve stem 88 abuts against the lower end of the adjusting screw 87, through the Adjustment wear of the valve body 91 can be compensated for.

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.At the lower end of the bore 89 of the main part 76 is an enlarged concentric bore 92 intended. This bore 92 opens at the bottom in a much larger concentric bore 93, the a nozzle plate 94 receives which is held by the bottom plate 79 in place. Between the circumference of the nozzle plate 94 and the vertical walls of the bore 93 is circular Insulating sleeve 95, which is made of a suitable insulating material, such as polytetrafluoroethylene, consists, arranged, on the upper side of which an inwardly protruding collar 95 ″, which is made with the sleeve consists of one piece, is formed. The collar 95 ". stands with a corresponding annular shoulder on top of the nozzle plate 94 engaged.

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 BohrungThe nozzle plate 94 is provided on the top with a concentric bushing 96 which engages in the bore 92 protrudes. In the bore 92 there is an annular groove 97 for receiving an elastic sealing ring 98 provided. On top of the bushing 96 there is another sealing ring 99 in the bore

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.92 introduced, which surrounds the shaft 88 in a sealing manner. The sealing effect of the rings 98 and 99 is reinforced by the pressures occurring during operation.

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.The lower end of the shaft 88 protrudes concentrically into the interior of the valve chamber 101 formed in the bushing 96 . The space between the outer wall of the valve shaft 88 and the inner wall of the valve chamber 101 is very small. The bush 96 is provided approximately in its center with radial bores 102 , the outer countersunk ends of which open into an annular groove 103 in the main part 76 (see FIG. 3). The annular groove 103 serves to distribute the liquid entering it, which can enter the valve chamber 101 through all the bores 102. The annular groove 103 is connected to a threaded bore 106 in the outer wall of the main part 76 via a pressure line 104 .

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. Since the material to be examined is passed from a compressor under high pressure to the splitting valve 29 , the pipe 28 coming from the compressor must be designed accordingly, for example it has an outer diameter of about 3 mm and an inner diameter of about 1.5 mm. The end 107 of the tube 28 is tapered and fits into a tapered seat 108 at the inner end of the threaded bore 106 in the main part 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. In order to ensure a good seal between the pipe end 107 and the seat 108 , the end of the pipe 28 protruding into the threaded bore 106 is provided with an external thread onto which an internally threaded ring 109 is screwed. A threaded bushing 111 is screwed into the threaded bore 106 and engages over the ring 109 with a concentric central bore 112 . A flange 113 is provided at the outer end of the threaded bushing 111 , which makes it easier to screw the threaded bushing. When the threaded bushing 111 is screwed in, the shoulder 114 at the inner end of the bore 112 presses against the end face of the ring 109 and thereby presses the conical end 107 of the tube 28 into the seat 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.The lower end of the chamber 101 in the nozzle plate 94 tapers conically or concavo-conically up to a nozzle-like constriction 117, from which the cross-section widens again conically into an expansion chamber 118. If the screw 83 is turned, the lower end of the conical valve body 92 moves into the nozzle-like constriction 117 and finally rests against its wall 116, which serves as a valve seat for the valve body 91 . In this position of the valve body 91 , no liquid can escape from the chamber 101 into the expansion chamber 118.

Das Auslaßende der Expansionskammer 118 steht mit dem oberen Ende eines Auslaßanschlusses 121 in Verbindung, der durch die Bodenplatte 79 hindurchragt. The outlet end of the expansion chamber 118 communicates with the upper end of an outlet connection 121 which protrudes through the bottom plate 79 .

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.A horizontal opening 122 (FIGS. 1 and 2) partially protrudes into the main part 76. A cooling medium is supplied through this opening. The inner end of the opening 122 is connected to an opening 124 which protrudes through the upper edge of the insulating sleeve 95. The upper peripheral edge of the nozzle plate 94 is chamfered so that an annular channel 126 is formed with which the opening 124 communicates.

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).A plurality of bores 127 extend obliquely and radially through the nozzle plate 94 , the upper ends of which are in communication with the annular channel 126 , while their lower ends open into the expansion chamber 118 in a small distance below the nozzle-like constriction 117 of the valve in an annular row (see Fig. 2 and 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.If the shaft 88 is then carefully raised by turning the screw 83 and the valve body 91 is lifted off the valve seat 116 , a gap of the order of a few hundredths of a millimeter is formed. Through this annular nozzle gap between the valve body 91 and the wall 116 serving as a valve seat, the liquid to be treated exits the chamber 101 from the nozzle-like constriction 117. After passing through the nozzle-like constriction 117, it undergoes an explosive expansion into the expansion chamber 118 .

Beim Durchtritt durch die düsenartige VerengungWhen passing through the nozzle-like constriction

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. 117 the cell suspension is heated very strongly. However, cooling is already taking place at this point, since the nozzle plate 94 is strongly cooled by the cooling medium flowing in the bores 127.

Das Kühlmedium strömt aus dem durch die Öffnungen der Bohrungen 127 zur ExpansionskammerThe cooling medium flows out of the through the openings of the bores 127 to the expansion chamber

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. 118 and immediately mixes intensively with the expanded cell suspension that comes from the nozzle gap between the valve body 91 and the valve seat 116 . The cooling effect is therefore very good and, above all, takes place so quickly that thermal damage to the cell material is avoided.

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.Since the nozzle plate 94 is largely only connected to the main part 76 of the valve via heat-insulating materials, the temperature of the nozzle plate is always very low, so that undesired heating of the cooling medium before it exits the expansion chamber 118 is avoided.

Die Isolierhülse 95 erleichtert zudem das bei Wartungsarbeiten oder Reparaturen notwendige Herausziehen der Düsenplatte 94 aus dem Hauptteil 76 des Ventils.The insulating sleeve 95 also makes it easier to pull the nozzle plate 94 out of the main part 76 of the valve, which is necessary for maintenance work or repairs.

Claims

Patent claims:

1. Valve for a device for dividing organic cells, in which a pressurized suspension containing the cells can be expanded, with a valve body arranged on the pressure side of the valve for adjusting and closing the effective cross-sectional area of the valve, with one in the direction of flow to the Valve seat adjoining expansion chamber and with a line for supplying a cooling medium on the expansion side of the valve according to Patent 1498 979, characterized in that the line for supplying the cooling medium from radially extending bores opening into the expansion chamber (118) near the valve seat (116) ( 127) exists.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the bores (127) are arranged in a centrally the valve seat (116) and the expansion chamber (118) having nozzle plate (94) extending obliquely from top to bottom.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the bores (127) with their outer ends open into an annular channel (126) provided in the nozzle plate (94) to which the supply line for the cooling medium is connected.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that that the nozzle plate (94) with the interposition of an insulating sleeve (95) for thermal insulation in a bore (93) of the Main part (76) of the valve is arranged and that the insulating sleeve (95) has a passage opening (124) between the cooling medium supply line and the annular channel (126).

1 sheet of drawings