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Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Anspruch 1 auf eine modulare Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, und insbesondere auf einen Reaktor.
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Herkömmliche Reaktoren weisen mehrere Behandlungseinrichtungen auf, die bei einem Defekte einer Behandlungseinrichtung nur äußerst aufwendig ausgetauscht werden können. So muss der Nutzer im Falle einer defekten Behandlungseinrichtung den Reaktor ausschalten, wodurch eventuelle Untersuchungen in anderen Behandlungseinrichtungen des Reaktors unterbrochen werden bzw. unterbrochen werden müssen. Ferner muss die defekte Behandlungseinrichtung aus einem Kühlflüssigkeitskreislauf entfernt werden. Der Kühlflüssigkeitskreislauf muss dann durch eine entsprechende bauliche Vorkehrung geschlossen werden oder es muss eine alternative bzw. reparierte Behandlungseinrichtung an der Stelle der defekten Behandlungseinrichtung installiert werden. Die bzgl. des Kühlflüssigkeitskreislaufs vorzunehmenden Schritte sind ebenfalls für die elektronische Anbindung der Behandlungseinrichtung vorzunehmen.
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Ferner ist es erforderlich mehrere verschiedene Reaktoren vorzuhalten, da jeder Reaktor für eine bestimmte Art bzw. Bauform an Behandlungseinrichtungen ausgelegt ist, wodurch die Behandlungseinrichtungen einer ersten Bauform nicht mit einem weiteren Reaktor, der Behandlungseinrichtungen einer anderen Bauform umfasst, verwendet werden können.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen bereitzustellen, die gegenüber herkömmlichen Reaktoren geringere Stillstandszeiten ermöglicht. Ferner soll die Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen einfacher und flexibler zu verwenden sein.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch eine modulare Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen gelöst. Die erfindungsgemäße modulare Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen umfasst bevorzugt mindestens eine Versorgungseinrichtung und zumindest eine Prozesseinrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, wobei die Versorgungseinrichtung mehrere Aufnahmemittel zum Aufnehmen von jeweils einer Prozesseinrichtung aufweist, wobei die Aufnahmemittel jeweils mehrere Versorgungsanschlüsse aufweisen, wobei die Versorgungsanschlüsse von zumindest zwei Aufnahmemitteln identisch zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei jedes Aufnahmemittel zumindest zwei Versorgungsanschlüsse zur Übertragung eines Funktionsfluides aufweist, wobei die Prozesseinrichtung einen Funktionsbereich zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, eine den Funktionsbereich zumindest abschnittsweise umschließende bzw. benachbarte Fluidleitung und mehrere Kopplungsmittel zum Koppeln mit den mehreren Versorgungsanschlüssen der Aufnahmemittel aufweist, wobei durch ein Zulaufkopplungsmittel und ein Ablaufkopplungsmittel über die Fluidleitung eine Fluidkommunikation zwischen einem Zulaufversorgungsanschluss zum Zuführen des Funktionsfluids zu der Prozesseinrichtung und einem Ablaufversorgungsanschluss zum Aufnehmen des aus der Prozesseinrichtung herauszuführenden Funktionsfluids erzeugbar ist, wobei im Bereich des Zulaufversorgungsanschlusses eine erste Ventileinrichtung vorgesehen ist und im Bereich des Ablaufversorgungsanschlusses eine zweite Ventileinrichtung vorgesehen ist, wobei die erste Ventileinrichtung durch das Zulaufkopplungsmittel betätigbar ist und die zweite Ventileinrichtung durch das Ablaufkopplungsmittel betätigbar ist, wobei die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung eines Aufnahmemittels geschlossen sind, wenn das Aufnahmemittel von einer Prozesseinrichtung entkoppelt ist und wobei die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung des Aufnahmemittels geöffnet sind, wenn das Aufnahmemittel mit einer Prozesseinrichtung gekoppelt ist. Bevorzugt werden die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung eines Aufnahmemittels geschlossen, insbesondere automatisch oder selbsttätig geschlossen, wenn das Aufnahmemittel von einer Prozesseinrichtung entkoppelt wird und bevorzugt werden die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung des Aufnahmemittels geöffnet, insbesondere automatisch oder selbsttätig geöffnet, wenn das Aufnahmemittel mit einer Prozesseinrichtung gekoppelt wird.
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Diese Lösung ist vorteilhaft, da erstmals eine Art „plug and play” Lösung bereitgestellt wird, gemäß der eine oder mehrere Prozesseinrichtung/en, insbesondere während des Betriebs der modularen Vorrichtung, von der Versorgungseinrichtung, insbesondere ohne Werkzeugeinsatz, vom Nutzer oder in einer Fabrik entkoppelbar ist/sind. Selbstverständlich trifft dies auch für das Ankoppeln von Prozesseinrichtungen unterschiedlicher Bauformen zu. Die einzelnen Prozesseinrichtungen sind somit sehr einfach, insbesondere in einem Schritt, in die Fluidleitung und eine Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsleitung einkoppelbar bzw. davon entkoppelbar.
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Der modulare Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner vorteilhaft, da die Vorrichtung dadurch leicht montierbar bzw. demontierbar ist, weiterhin können Prozesseinrichtungen unterschiedlicher Bauform in einer Vorrichtung betrieben werden. Dies ermöglicht zudem, dass die Prozesseinrichtungen upgedated werden können bzw. die Vorrichtung um eine oder mehrere neue oder andere oder spezielle Prozesseinrichtungen oder Zubehör ergänzt werden kann.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung oder der Unteransprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zum Erzeugen der Kopplung zwischen der ersten Ventileinrichtung und dem Zulaufkopplungsmittel das Zulaufkopplungsmittel derart gegenüber der ersten Ventileinrichtung positionierbar, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen der ersten Ventileinrichtung und dem Zulaufkopplungsmittel erzeugt wird, wobei bei Aufrechterhaltung der fluiddichten Verbindung eine Verschiebebewegung des Zulaufkopplungsmittels derart gegenüber der ersten Ventileinrichtung bewirkbar ist, dass ein Verschlussteil der Ventileinrichtung durch einen Kontakt mit dem Zulaufkopplungsmittel aus einer eine Fluidkommunikation aus der Versorgungseinrichtung heraus verhindernden Stellung in eine Stellung auslenkbar ist, die eine Fluidkommunikation aus der Versorgungseinrichtung heraus ermöglicht und zum Erzeugen der Kopplung zwischen der zweiten Ventileinrichtung und dem Ablaufkopplungsmittel ist das Ablaufkopplungsmittel derart gegenüber der zweiten Ventileinrichtung positionierbar, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen der zweiten Ventileinrichtung und dem Ablaufkopplungsmittel erzeugt wird, wobei bei Aufrechterhaltung der fluiddichten Verbindung eine Verschiebebewegung des Ablaufkopplungsmittels derart gegenüber der zweiten Ventileinrichtung bewirkbar ist, dass ein Verschlussteil der Ventileinrichtung durch einen Kontakt mit dem Ablaufkopplungsmittel aus einer eine Fluidkommunikation in die Versorgungseinrichtung hinein verhindernden Stellung in eine Stellung auslenkbar ist, die eine Fluidkommunikation in die Versorgungseinrichtung hinein ermöglicht. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da ohne bzw. mit nur sehr geringen Leckageverlusten eine äußerst verlustfreie und mit einem geringen Reinigungsbedarf betreibbare Vorrichtung bereitgestellt wird.
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Die Aufnahmemittel weisen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils mindestens einen Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsanschluss auf, wobei die Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsanschlüsse der einzelnen Aufnahmemittel jeweils identisch gegenüber den Zulaufversorgungsanschlüssen und den Ablaufversorgungsanschlüssen der jeweiligen Aufnahmemittel angeordnet sind, wobei die Prozesseinrichtung ein Daten-, Energie- und/oder Signalkopplungsmittel aufweist, das derart angeordnet ist, dass ein Daten-, Energie- und/oder Signalaustausch über einen Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsanschluss eines Aufnahmemittels bewirkbar ist, wenn der Zulaufversorgungsanschluss mit dem Zulaufkopplungsmittel und der Ablaufversorgungsanschluss mit dem Ablaufkopplungsmittel desselben Aufnahmemittels gekoppelt ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da einheitliche Anschlussanordnungen vorgesehen sind, wodurch die Prozesseinrichtung beliebig positioniert werden können.
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Die Versorgungseinrichtung weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest zwei Reihen mit jeweils mehreren benachbarten Aufnahmemitteln auf, wobei je Reihe bevorzugt mindestens zwei und besonders bevorzugt mindestens oder genau fünf Aufnahmemittel vorgesehen sind, wobei zumindest die Aufnahmemittel einer Reihe an eine gemeinsame Zuführleitung zum Zuführen des Funktionsfluids und an eine gemeinsame Abführleitung zum Abführen des Funktionsfluids angeschlossen sind, bevorzugt sind alle Aufnahmemittel an dieselbe Zuführleitung und an dieselbe Abführleitung angeschlossen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da der Aufwand bzgl. der bereitzustellenden oder zu erzeugenden Leitungen geringgehalten wird.
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Mindestens zwei baulich und/oder funktional verschiedene Prozesseinrichtungen sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, wobei funktional übereinstimmende Kopplungsmittel beider Prozesseinrichtungen identisch zueinander ausgerichtet angeordnet sind und/oder mehrere baulich oder funktional gleich ausgebildeten Prozesseinrichtungen vorgesehen sind. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch unterschiedliche Prozesseinrichtungen unterschiedliche Funktionen oder Effekte bewirkbar sind, ohne dass mehrere Reaktoren betrieben werden müssen. Dies ist hinsichtlich der Platzanforderungen, des Energiebedarfs, der Instandhaltung und der Anschaffungskosten äußerst vorteilhaft.
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Eine Steuerungseinrichtung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in oder an der Versorgungseinrichtung vorgesehen oder angeordnet oder anordenbar, wobei die einzelnen Prozesseinrichtungen unabhängig vom jeweiligen Aufnahmemittel von der Steuerungseinrichtung identifizierbar sind und wobei die einzelnen Prozesseinrichtungen mittels der Steuerungseinrichtung ansteuerbar und/oder auslesbar sind, wobei die Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsanschlüsse der einzelnen Aufnahmemittel mit der Steuerungseinrichtung verbunden sind. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die Steuerungseinrichtung eine Überwachung der einzelnen Behandlungs- und/oder Analyseschritte erfolgen kann, wodurch bevorzugt in Echtzeit Anpassungen derjeweiligen Behandlungs- und/oder Analyseschritte vornehmbar sind.
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Die Steuerungseinrichtung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels einer Eingabe- und Anzeigeeinrichtung bedienbar, wobei die Steuerungseinrichtung und die Eingabe- und Anzeigeeinrichtung kabellos zum Austausch von Daten miteinander verbindbar sind, wobei die Eingabe- und/oder Anzeigeeinrichtung bevorzugt als Touchscreen ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine sehr komfortable und flexible Bedienung der modularen Vorrichtung möglich ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Versorgungseinrichtung bevorzugt zumindest einen Hauptfluideinlass zum Einbringen des Funktionsfluids in die Vorrichtung und einen Hauptfluidauslass zum Auslassen des Funktionsfluids aus der Vorrichtung und/oder einen Stromanschluss zur Energieaufnahme und/oder eine Datenschnittstelle zum Auslesen und/oder Ansteuern der Vorrichtung und/oder eine Schnittstelle zum Anschließen eines Mehrkanalthermometers und/oder eine Mehrkanalinfrarotplatine. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Vorrichtung sehr flexibel an veränderte Umgebungsbedingungen oder Nutzeranforderungen anpassbar/ergänzbar ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Versorgungseinrichtung zur Verwendung in einer modularen Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Die Versorgungseinrichtung umfasst hierbei bevorzugt mindestens mehrere Aufnahmemittel zum Aufnehmen von jeweils einer Prozesseinrichtung, wobei die Aufnahmemittel jeweils mehrere Versorgungsanschlüsse aufweisen, wobei die Versorgungsanschlüsse von zumindest zwei Aufnahmemitteln identisch zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei jedes Aufnahmemittel zumindest zwei Versorgungsanschlüsse zur Übertragung eines Funktionsfluides aufweist, wobei ein Versorgungsanschluss als Zulaufversorgungsanschluss zum Zuführen des Funktionsfluids zu einer an das Aufnahmemittel ankoppelbare Prozesseinrichtung ausgebildet ist und ein Versorgungsanschluss als Ablaufversorgungsanschluss zum Aufnehmen des aus der ankoppelbaren Prozesseinrichtung herauszuführenden Funktionsfluids ausgebildet ist, wobei im Bereich des Zulaufversorgungsanschlusses eine erste Ventileinrichtung vorgesehen ist und im Bereich des Ablaufversorgungsanschlusses eine zweite Ventileinrichtung vorgesehen ist, wobei die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung eines Aufnahmemittels geschlossen sind, wenn das Aufnahmemittel von einer Prozesseinrichtung entkoppelt ist und wobei die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung des Aufnahmemittels geöffnet sind, wenn das Aufnahmemittel mit einer Prozesseinrichtung gekoppelt ist.
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Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung bevorzugt auf eine Prozesseinrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen zur Verwendung in einer modularen Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Die Prozesseinrichtung umfasst bevorzugt mindestens einen Funktionsbereich zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, eine den Funktionsbereich zumindest abschnittsweise umschließende Fluidleitung und mehrere Kopplungsmittel zum Koppeln mit mehreren Versorgungsanschlüssen eines Aufnahmemittels einer Versorgungseinrichtung, wobei durch ein Zulaufkopplungsmittel und ein Ablaufkopplungsmittel über die Fluidleitung eine Fluidkommunikation zwischen einem Zulaufversorgungsanschluss und einem Ablaufversorgungsanschluss zum Aufnehmen des aus der Prozesseinrichtung herauszuführenden Funktionsfluids erzeugbar ist.
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Weiterhin ist vorstellbar bzw. bevorzugt, dass die Prozesseinrichtungen und/oder die Versorgungseinrichtung teilweise oder jeweils mit einer Sicherungseinrichtung bzw. einer Verschlusseinrichtung bzw. einer Verriegelungseinrichtung ausgestattet ist/sind, wodurch ein unberechtigtes Entnehmen oder unerwünschtes Entnehmen einer oder mehrere Prozesseinrichtung/en aus der Versorgungseinrichtung heraus verhinderbar ist. Ferner ist vorstellbar bzw. bevorzugt, dass die Sicherungseinrichtung bzw. Verschlusseinrichtung bzw. Verriegelungseinrichtung beim Verbinden einer Prozesseinrichtung mit der Versorgungseinrichtung oder beim Entkoppeln der Prozesseinrichtung von der Versorgungseinrichtung dies unterstützt. So kann die Sicherungseinrichtung bzw. Verschlusseinrichtung bzw. Verriegelungseinrichtung z. B. eine Führung ausbilden, durch welche die Prozesseinrichtung unmittelbar in eine entsprechende Ausrichtung und/oder Position überführt wird.
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Weiterhin ist denkbar, dass die modulare Vorrichtung die Verwendung von Kameras innerhalb der Prozesseinrichtungen unterstützt. Die Prozesseinrichtungen können somit bevorzugt nachträglich mit einer Kamera ausgerüstet werden. Ferner weist auch die Hauptschaltungsanordnung der modularen Vorrichtung entsprechende Schnittstellen zum Ergänzen der Versorgungseinrichtung um entsprechende Komponenten auf. Dies ermöglicht es bevorzugt die in der Prozesseinrichtung erfolgenden Reaktionen über eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere die Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtung, optisch ausgebbar zu machen.
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Die Steuerungseinrichtung ist bevorzugt derart gestaltet, dass ein oder mehrere Kalorimetriealgorithmen, insbesondere zur Bestimmung einer erforderlichen Methodologie, insbesondere beim Ausweiten der Versuche bzw. Analysen und/oder Behandlungen, bestimmbar und/oder ausgebbar und/oder auswählbar ist.
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Die Verwendung der Wörter „im Wesentlichen” definiert bevorzugt in allen Fällen, in denen diese Wörter im Rahmen der vorliegenden Schutzrechtsschrift verwendet werden eine Abweichung im Bereich von 1%–30%, insbesondere von 1%–20%, insbesondere von 1%–10%, insbesondere von 1%–5%, insbesondere von 1%–2%, von der Festlegung, die ohne die Verwendung dieser Wörter gegeben wäre.
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Einzelne oder alle Darstellungen der im Nachfolgenden beschriebenen Figuren sind bevorzugt als Konstruktionszeichnungen anzusehen, d. h. die sich aus der bzw. den Figuren ergebenden Abmessungen, Proportionen, Funktionszusammenhänge und/oder Anordnungen entsprechen bevorzugt genau oder bevorzugt im Wesentlichen denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Produkts.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße modulare Vorrichtungen zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen oder deren Bestandteile dargestellt sind. Elemente der erfindungsgemäßen modularen Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, welche in den Figuren wenigsten im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile bzw. Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen. Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Darin zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Versorgungseinrichtung;
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2 mehrere verschiedene perspektivische Darstellungen von Prozesseinrichtungen;
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3a–3c schematisch den Prozess zum Ausbilden einer Fluidverbindung zwischen einer Prozesseinrichtung und der Versorgungseinrichtung;
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4 perspektivische Darstellungen einer Steuerungseinrichtung mit zugehöriger Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtung; und
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5 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen modularen Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen.
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1 zeigt eine Versorgungseinrichtung 2, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet wird. Die Versorgungseinrichtung 2 stellt dabei bevorzugt eine Rahmeneinrichtung dar, an der weitere Einrichtungen anordenbar sind. Bevorzugt wird die Versorgungseinrichtung 2 bevorzugt zumindest teilweise mittels eines Gussverfahrens und/oder Spritzgussverfahrens erzeugt. Die weiteren Einrichtungen sind hierbei bevorzugt Prozesseinrichtungen 4 (vgl. 2). Bevorzugt werden die Prozesseinrichtungen 4 über Aufnahmemittel 6 mit der Versorgungseinrichtung 2 gekoppelt. Die Versorgungseinrichtung 2 weist bevorzugt eine Vielzahl an besonders bevorzugt gleichförmig ausgebildeten Aufnahmeeinrichtungen 6 auf. Eine Aufnahmeeinrichtung 6 stellt dabei bevorzugt Versorgungsanschlüsse 8, 10, 12 sowie einen Aufnahmebereich zum Anordnen einer Prozesseinrichtung 4 bereit.
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Die dargestellte Versorgungseinrichtung 2 weist zwei durch eine Wandungseinrichtung 7 voneinander getrennte Reihen 30, 32 an Aufnahmeeinrichtungen 6 auf. Es ist hierbei jedoch denkbar, dass die Versorgungseinrichtung 2 lediglich mit nur einer Reihe oder mit mindestens zwei oder mehr als zwei Reihen ausgeführt wird. Die Wandungseinrichtung 7 weist eine oder mehrere Leitungen zum Leiten eines Funktionsfluids auf oder bildet eine oder mehrere Leitung zum Leiten des Funktionsfluids aus.
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Die mit dem Bezugszeichen 8 kennzeichnete Einrichtung ist bevorzugt ein Zulaufversorgungsanschluss und die mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Einrichtung ist bevorzugt ein Ablaufversorgungsanschluss 10. Es ist hierbei jedoch je nach Ausführung ebenfalls denkbar, dass das Bezugszeichen 8 den Ablaufversorgungsanschluss und das Bezugszeichen 10 den Zulaufversorgungsanschluss kennzeichnet. Der Zulaufversorgungsanschluss 8 weist bevorzugt eine erste Ventileinrichtung 24 (vgl. 3) auf, über die das Funktionsfluid bei angekoppelter Prozesseinrichtung 4 in die Prozesseinrichtung 4 einleitbar ist. Ferner weist der Ablaufversorgungsanschluss 10 bevorzugt eine zweite Ventileinrichtung 26 (vgl. 3) auf, über die das Funktionsfluid bei angekoppelter Prozesseinrichtung 4 aus der Prozesseinrichtung 4 in die Versorgungseinrichtung 2 leitbar ist. Bevorzugt unterhalb der Ventileinrichtungen, insbesondere im Bodenbereich der Versorgungseinrichtung, ist bevorzugt jeweils ein Daten-, Energie-, und/oder Signalversorgungsanschluss 12 vorgesehen. Bevorzugt sind die Daten-, Energie-, und/oder Signalversorgungsanschlüsse 12 ein Teil einer Daten-, Energie-, und/oder Signalversorgungsbusleitung 12. Es ist der Darstellung zu entnehmen, dass der Zulaufversorgungsanschluss 8, der Ablaufversorgungsanschluss 10 und der Daten-, Energie-, und/oder Signalversorgungsanschluss 12 bei zumindest zwei Aufnahmemittel 6 und bevorzugt bei allen Aufnahmemitteln 6 identisch zueinander ausgerichtet angeordnet bzw. ausgebildet sind.
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Im dargestellten Fall weist die Versorgungseinrichtung 2 zwei Reihen 30, 32 mit jeweils fünf Aufnahmeeinrichtungen 6 auf. Jede Aufnahmeeinrichtung 6 umfasst zwei Ventileinrichtungen 24, 26, wodurch jede Reihe 30, 32 zehn oder mindestens oder genau zehn Ventileinrichtungen aufweist.
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2 zeigt drei verschiedene Prozesseinrichtungen 4. Die Prozesseinrichtungen 4 weisen jeweils identisch zueinander ausgerichtete Kopplungsmittel 18, 20, 22 auf. Dies ist vorteilhaft, da die unterschiedlichen Prozesseinrichtungen 4 dadurch an beliebigen Aufnahmemitteln 6 mit der Versorgungseinrichtung 2 gekoppelt werden können. Das Zulaufkopplungsmittel 18 ist derart gestaltet, dass es mit dem Zulaufversorgungsanschluss 8 zusammenwirken kann. Ebenso ist das Ablaufkopplungsmittel 20 derart gestaltet, dass es mit dem Ablaufversorgungsanschluss 10 (vgl. 1) zusammenwirken kann. Es ist hierbei selbstverständlich denkbar, dass an der Stelle der Bezugszeichen 18 nicht das Zulaufkopplungsmittel, sondern das Ablaufkopplungsmittel angeordnet ist, je nachdem, wie die Fluidversorgung ausgebildet ist.
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Die erste Prozesseinrichtung 4 weist bevorzugt eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung auf. Bevorzugt ist der Funktionsbereich 14 der ersten Prozesseinrichtung 4 als mit der Kühl- und/oder Heizeinrichtung funktional gekoppelter Hohlraum zum Aufnehmen von Objekten ausgebildet, der einen Durchmesser von bevorzugt mehr als 15 mm oder von mehr als 16 mm oder von mehr als 17 mm oder von mehr als 18 mm oder von mehr als 19 mm oder von mehr als 20 mm oder von mehr als 21 mm, insbesondere von bis zu 30 mm oder von bis zu 29 mm oder von bis zu 28 mm oder von bis zu 27 mm oder von bis zu 26 mm, insbesondere von 25 mm oder von im Wesentlichen 25 mm oder von genau 25 mm aufweist. Bevorzugt weist die erste Prozesseinrichtung 4 (linke Prozesseinrichtung) mindestens eine Slave-Leiterplatinenanordnung und/oder mindestens eine Power-/Comms-Schnittstelle und/oder mindestens einen Wärmetauscher und/oder eine USB-Schnittstelle auf. Bevorzugt weist die erste Prozesseinrichtung 4 zusätzlich oder alternativ einen Aluminiumheizblock und/oder ein Peltier-Kühlelement und/oder eine Widerstandsheizung und/oder ein oder mehrere Sensorelemente, insbesondere ein Temperatursensorelement, insbesondere ein Pt100 Blocktemperatursensorelement, auf. Der Wärmetauscher ist bevorzugt mit einer Fluidleitung gekoppelt, durch die das von der Versorgungseinrichtung 2 bereitgestellte Funktionsfluid, insbesondere Kühlwasser, durch die Prozesseinrichtung 4 geleitet wird, insbesondere zum Abführen von Latentwärme aus der Prozesseinrichtung heraus. Die Slave-Leiterplattenanordnung weist bevorzugt eine Power- und/oder Comms-Schnittstelle zur Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsbusleitung 12 auf. Ferner wird bevorzugt ein Datenprotokoll, insbesondere ein USB Protokoll, verwendet, um eine „Plug and Play”-Funktionalität zu ermöglichen. Der Prozesseinrichtung 4 ist dank der „Plug and Play”-Funktionalität in jedem beliebigen Aufnahmemittel 6 digital ansteuerbar und/oder betreibbar und/oder manipulierbar und/oder auslesbar. Die erste bzw. linke Prozesseinrichtung 4 weist bevorzugt einen Metalldeckel, insbesondere aus Edelstahl, auf, wobei zwischen dem Metalldeckel und dem Aluminiumheizblock ein Luftspalte zur thermischen Isolation erzeugt wird.
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Die zweite Prozesseinrichtung 4 weist bevorzugt ebenfalls eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung auf. Bevorzugt ist der Funktionsbereich der zweiten Prozesseinrichtung 4 ebenfalls als Hohlraum in der Kühl- und/oder Heizeinrichtung ausgebildet, der einen Durchmesser von bevorzugt mehr als 30 mm oder von mehr als 32 mm oder von mehr als 34 mm oder von mehr als 36 mm oder von mehr als 37 mm oder von mehr als 38 mm oder von mehr als 39 mm, insbesondere von bis zu 50 mm oder von bis zu 48 mm oder von bis zu 46 mm oder von bis zu 44 mm oder von bis zu 42 mm, insbesondere von 40 mm oder von im Wesentlichen 40 mm oder von genau 40 mm aufweist. Bevorzugt weist die zweite Prozesseinrichtung mindestens eine Slave-Leiterplatinenanordnung und/oder mindestens eine Power-/Comms-Schnittstelle und/oder mindestens einen Wärmetauscher und/oder eine USB-Schnittstelle auf. Bevorzugt weist die zweite bzw. mittlere Prozesseinrichtung 4 zusätzlich oder alternativ einen Aluminiumheizblock und/oder ein oder mehrere Sensorelemente, insbesondere ein Temperatursensorelement, insbesondere ein Pt100 Blocktempertursensorelement, auf. Der Wärmetauscher ist bevorzugt mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet. Bevorzugt ist jeweils ein Teil des Wärmetauschers auf/an jeweils einer von zwei sich gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Bevorzugt ist die mittlere Prozesseinrichtung 4 and die Fluidleitung der Versorgungseinrichtung 2 ankoppelbar, wodurch besonders bevorzugt das von der Versorgungseinrichtung 2 bereitgestellte Funktionsfluid, insbesondere Kühlwasser, durch die Prozesseinrichtung 4 leitbar ist. Die Heizeinrichtung ist bevorzugt ebenfalls mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet. Bevorzugt ist jeweils ein Teil der Widerstandsheizung auf/an jeweils einer von zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Funktionsbereichs 14 zur besseren Wärmeverteilung angeordnet. Die Slave-Leiterplattenanordnung weist bevorzugt eine Power- und/oder Comms-Schnittstelle zur Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsbusleitung 12 auf. Ferner wird bevorzugt ein Datenprotokoll, insbesondere ein USB Protokoll, verwendet, um eine „Plug and Play”-Funktionalität zu ermöglichen. Der Prozesseinrichtung 4 ist dank der „Plug and Play”-Funktionalität in jedem beliebigen Aufnahmemittel 6 digital ansteuerbar und/oder betreibbar und/oder manipulierbar und/oder auslesbar. Die mittlere Prozesseinrichtung 4 weist bevorzugt einen Metalldeckel, insbesondere aus Edelstahl, auf, wobei zwischen dem Metalldeckel und dem Aluminiumheizblock bevorzugt ein Luftspalte, insbesondere zur thermischen Isolation, erzeugt wird.
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Die rechte bzw. dritte Prozesseinrichtung 4 ist im Wesentlich entsprechend der zweiten bzw. mittleren Prozesseinrichtung 4 ausgebildet, wobei der Hohlraum bzw. Aufnahmeraum oder Funktionsbereich 14, der im Bereich der Kühl- und/oder Heizeinrichtung ausgebildet ist, einen Durchmesser von bevorzugt mehr als 50 mm oder von mehr als 51 mm oder von mehr als 52 mm oder von mehr als 53 mm oder von mehr als 54 mm oder von mehr als 55 mm oder von mehr als 56 mm, insbesondere von bis zu 65 mm oder von bis zu 63 mm oder von bis zu 62 mm oder von bis zu 60 mm oder von bis zu 58 mm, insbesondere von 57 mm oder von im Wesentlichen 57 mm oder von genau 57 mm aufweist.
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Im Falle von fünf Aufnahmemitteln 6 je Reihe 30, 32 (vgl. 1) sind bevorzugt fünf Prozesseinrichtungen entsprechend der ersten Prozesseinrichtung (2 linke Prozesseinrichtung) anordenbar. Ferner ist denkbar, dass lediglich drei Prozesseinrichtungen 4 je Reihe anordenbar sind, sobald die größeren Prozesseinrichtungen 4 (vgl. 2 mittlere und rechte Prozesseinrichtung) mit Hohlraumdurchmessern von ca. 40 mm und 57 mm verwendet werden. Bevorzugt sind im Falle der Verwendung der größeren Prozesseinrichtungen 4 die Prozesseinrichtung über das erste, dritte und fünfte Aufnahmemittel 6 (erstes, mittleres und letztes Aufnahmemittel 6 in einer aus fünf Aufnahmemitteln 6 gebildeten Reihe) mit der Versorgungseinrichtung 2 koppelbar. Über das zweite und vierte Aufnahmemittel 6 werden in diesem Fall dann bevorzugt keine Prozesseinrichtungen mit der Versorgungseinrichtung 2 gekoppelt.
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Die 3a bis 3c zeigen den Ablauf, der sich beim Koppeln einer Prozesseinrichtung 4 mit der Versorgungseinrichtung 2 ergibt. Die Prozesseinrichtung 4 weist die beiden Kopplungsmittel 18, 20 auf, die beabstandet zueinander in die zueinander beanstandeten Versorgungsanschlüsse 8, 10 der Versorgungseinrichtung 2 eindringen. Das Zulaufkopplungsmittel 18 und das Ablaufkopplungsmittel 20 bilden dabei jeweils ein Leitungselement 16 aus, das im Bereich eines Endes ein Abdichtmittel 19, insbesondere einen O-Ring, aufweist.
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3b lässt sich entnehmen, dass das Abdichtmittel 19 derart mit einer Innenwandung bzw. einer Wirkfläche 21 der Ventileinrichtung 24, 26 in eine Wirkverbindung gebracht wird, dass ein abgedichteter Raum entsteht, aus dem keine Flüssigkeit an die Umgebung heraustreten kann. Durch eine weitere Verschiebebewegung werden das Zulaufkopplungsmittel 18 und das Ablaufkopplungsmittel 20 jeweils bevorzugt zeitgleich oder im Wesentlichen zeitgleich mit einem verschiebbar angeordneten Leitungselement 27 in Kontakt gebracht. Das Leitungselement 27 kontaktiert dabei bevorzugt zumindest zeitweise ein Verschlussteil 28 oder ist ein Teil des Verschlussteils 28. Der Verschlussteil 28 wird durch eine Federeinrichtung 29, insbesondere einer Druckfeder, mit einer Rückstellkraft beaufschlagt. Die Federeinrichtung 29 bewirkt, dass beim Entkoppeln einer Prozesseinrichtung 4 von der Versorgungseinrichtung 2 die Fluidleitung unterbrochen wird und somit keine bzw. lediglich geringe Leckagen auftreten.
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3c zeigt, dass durch das Zulaufkopplungsmittel 18 und das Ablaufkopplungsmittel 20 das Leitungselement 27 entgegen der Federkraft verschoben wird, wodurch ein Fluidkommunikationsweg geöffnet wird und das Funktionsfluid zwischen der Prozesseinrichtung 4 und der Versorgungseinrichtung 2 austauschbar ist.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, dass beim Koppeln der Prozesseinrichtung 4 mit der Versorgungseinrichtung 2 zunächst eine flüssigkeitsdichte Verbindung hergestellt wird bevor ein Fluidaustausch ermöglicht wird. Dies ist ebenfalls für den Entkopplungsprozess wesentlich, da hierbei die Flüssigkeitsabdichtung solange aufrechterhalten wird (beim Entfernen des Zulaufkopplungsmittels 18 und des Ablaufkopplungsmittels 20 aus den Ventileinrichtungen 24, 26) bis der Fluidkommunikationsweg wieder geschlossen ist. Der Entkopplungs- bzw. Schließungsprozess erfolgt umgekehrt zum Kopplungs- bzw. Öffnungsprozess.
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Die Ventileinrichtungen 24, 26 öffnen somit automatisch, wenn eine Prozesseinrichtung 4 mit der Versorgungseinrichtung gekoppelt wird und schließen automatisch, wenn eine Prozesseinrichtung 4 von der Versorgungseinrichtung 2 entkoppelt wird.
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Besonders bevorzugt weist die Fluidleitung in der Versorgungseinrichtung 2 ebenfalls eine, genau eine oder mindestens eine Bypass-Ventileinrichtung auf. Die Bypass-Ventileinrichtung schützt vor einem Wasserdruckanstieg für den Fall, dass eine Wasserzuführung zum Zwecke der Zirkulation bzw. zum Durchfließen der Versorgungseinrichtung 2 erfolgt und alle Prozesseinrichtungen 4 von der Versorgungseinrichtung entkoppelt werden.
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Ferner erfolgt auch bevorzugt eine Kopplung bzw. Entkopplung zwischen dem Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsanschluss 12 und dem Daten-, Energie- und/oder Signalkopplungsmittel 22 zeitgleich zur Kopplung bzw. Entkopplung der Fluidverbindung zwischen der Prozesseinrichtung 4 und der Versorgungseinrichtung 2.
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Alle Prozesseinrichtungen 4 sind bevorzugt mit Schnittstellen ausgestattet, welche die Ergänzung weiterer Funktionen oder Einrichtungen, wie z. B. den Anschluss von Einbaukameras und/oder Sensoreinrichtungen, insbesondere Infrarot-Sensoreinrichtungen, ermöglichen.
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4 zeigt jeweils eine Steuerungseinrichtung 34 mit daran angeordneter Eingabe- und/oder Anzeigeeinrichtung 36. Weiterhin weist die Steuerungseinrichtung 34 bevorzugt ein gegossenes bzw. spritzgegossenes Plastikgehäuse auf. Die Steuerungseinrichtung 34 weist bevorzugt Prozessorkomponenten, insbesondere einen bevorzugt eingeschlossenen PC auf, der zum Ausführen eines Betriebssystems, wie z. B. Windows oder IOS, ausgebildet ist. An der Steuerungseinrichtung 34 sind bevorzugt eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen 13, wie Anschlüsse zum Anbinden externer Geräte, insbesondere ein oder mehrere USB-Anschlüsse und/oder ein oder mehrere j45-Anschlüsse und/oder Kartenlesegeräte, vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung 34 weist bevorzugt eine Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 36, insbesondere in Form eines Touchscreens auf. Die Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 36 kann hierbei ein fester Bestandteil der Steuerungseinrichtung 34 sein. Bevorzugt ist die Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 36 jedoch derart gestaltet, dass sie kabellos Daten mit der Steuerungseinrichtung 34 austauschen kann. Die Eingabe- und/oder Anzeigeeinrichtung 34 kann hierbei über eine Displayhalteeinrichtung 48 (vgl. 1) mit der Versorgungseinrichtung 2 gekoppelt werden. Bevorzugt kann das Display durch die Displayhalteeinrichtung 48 in einem Neigungswinkelbereich von 0° bis 60°C, insbesondere von 45°, gegenüber der Steuerungseinrichtung 34 geneigt werden. Besonders bevorzugt ist die Neigungsänderung stufenlos oder in Stufen von 1° bis 10°, insbesondere in Stufen von 5°, einstellbar. Zum stufenmäßigen Einstellen der Neigung ist bevorzugt ein Rastmechanismus vorgesehen. Bevorzugt ist die Displayhalteeinrichtung 48 derart gestaltet, dass die Ausrichtung, insbesondere die Neigung, der Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 36 gegenüber der Versorgungseinrichtung 2 einstellbar oder vorgegeben ist. Die Software der Steuerungseinrichtung ist bevorzugt derart gestaltet, dass über eine Menüstruktur Funktionen auswählbar bzw. ansteuerbar bzw. einstellbar sind. Ferner sind die einzelnen Prozesseinrichtungen 4, die mit der Versorgungseinrichtung 2 gekoppelt sind, überwachbar. Bevorzugt werden Profile und/oder Graphen zu den Vorgängen bzw. Prozessen der einzelnen oder einzelner Prozesseinrichtungen 4 angezeigt bzw. ausgegeben.
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Gemäß 5 ist das Funktionsfluid über einen Hauptfluideinlass 38 und einen Hauptfluidauslass 40 bevorzugt in einen Versorgungsteil 51 der Versorgungseinrichtung 2 ein- und ausbringbar. Der Versorgungsteil 51 besteht hierbei bevorzugt aus gegossenem bzw. spritzgegossenem Kunststoff bzw. Plastik und ist besonders bevorzugt fest mit der Wandungseinrichtung 7 verbunden. Bevorzugt erfolgt im Betrieb der erfindungsgemäßen modularen Vorrichtung 1 bevorzugt zeitweise oder kontinuierlich einen Fluidaustausch über den Hauptfluideinlass 38 und den Hauptfluidauslass 40, wobei besonders bevorzugt das Funktionsfluid innerhalb der Versorgungseinrichtung zirkuliert wird. Ferner kennzeichnen die Bezugszeichen 44, 46 Schnittstellen, insbesondere analoge oder digitale Schnittstellen. Bevorzugt ist die Datenschnittstelle 44 zum Erfassen von Daten einer jeden mit der Versorgungseinrichtung 2 gekoppelten Prozesseinrichtung 4 ausgebildet, wobei zusätzlich oder alternativ denkbar ist, dass einzelne oder alle Prozesseinrichtungen 4 mittels der Datenschnittstelle ansteuerbar sind. Ferner ist denkbar, dass mittels der Datenschnittstelle Updates der mittels der Steuerungseinrichtung 34 ausgeführten Software durchführbar sind. Die Schnittstelle 46 ist bevorzugt derart gestaltet, dass ein Mehrkanalthermometer und/oder eine Mehrkanal IR-Platine mit der Versorgungseinrichtung 2 koppelbar sind. Bevorzugt handelt es sich bei dem Mehrkanalthermometer um ein 10 Kanal Thermometer und bei der Mehrkanal IR-Platine um eine 10 Kanal IR-Platine. Weiterhin weist die Versorgungseinrichtung 2 bevorzugt einen Stromanschluss 42 zum Betrieb der modularen Vorrichtung 1 auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass eine Schnittstelle zu einer Leiterplatine besteht, über welche eine oder mehrere weitere Einrichtungen mit der Versorgungseinrichtung 2 verbindbar sind.
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Die Versorgungseinrichtung 2 stellt somit eine Standardeinrichtung dar, die besonders bevorzugt um eine oder mehrere Prozesseinrichtungen 4 unterschiedlicher Größe und/oder Funktion ergänzt werden kann.
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Die Prozesseinrichtungen 4, die Steuerungseinrichtung 34 und/oder das Versorgungsteil 51 sind bevorzugt derart gestaltet, dass sie zu einem späteren Zeitpunkt um weitere Funktionen und/oder Einrichtungen ergänzbar sind.
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Die einzelnen Prozesseinrichtungen 4 können gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt stets von der Versorgungseinrichtung 2 entkoppelt werden, ohne dass eine Kühlmittelzirkulation gestoppt oder der Kühlmittelkreislauf getrennt werden muss.
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Somit bezieht sich die Erfindung auf eine modulare Vorrichtung zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, insbesondere für chemische und/oder pharmazeutische Verfahren, mindestens umfassend
eine Versorgungseinrichtung 2, welche zumindest eine Prozesseinrichtung 4 zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen mit zumindest einem Funktionsfluid versorgt,
wobei die Versorgungseinrichtung 2 bevorzugt zwei Reihen mit jeweils fünf Aufnahmemittel 6 zum Aufnehmen von jeweils einer Prozesseinrichtung 4 aufweist. Die Aufnahmemittel 6 weisen dabei bevorzugt jeweils mehrere Versorgungsanschlüsse 8, 10, 12 auf, wobei die Versorgungsanschlüsse 8, 10, 12 von bevorzugt zumindest zwei Aufnahmemitteln 6 identisch zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei jedes Aufnahmemittel 6 zumindest zwei Versorgungsanschlüsse 8, 10 zur Übertragung eines Funktionsfluides aufweist.
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Die Prozesseinrichtung 4 weist bevorzugt einen Funktionsbereich 14 zum Behandeln und/oder Analysieren von Substanzen, eine den Funktionsbereich 14 zumindest abschnittsweise umschließende Fluidleitung 16 und mehrere Kopplungsmittel 18, 20, 22 zum Koppeln mit den mehreren Versorgungsanschlüssen 8, 10, 12 der Aufnahmemittel 6 auf, wobei durch ein Zulaufkopplungsmittel 18 und ein Ablaufkopplungsmittel 20 über die Fluidleitung 16 eine Fluidkommunikation zwischen einem Zulaufversorgungsanschluss 8 zum Zuführen des Funktionsfluids zu der Prozesseinrichtung 4 und einem Ablaufversorgungsanschluss 10 zum Aufnehmen des aus der Prozesseinrichtung 4 herauszuführenden Funktionsfluids erzeugbar ist.
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Bevorzugt ist im Bereich des Zulaufversorgungsanschlusses 8 eine erste Ventileinrichtung 24 vorgesehen und im Bereich des Ablaufversorgungsanschlusses 10 ist bevorzugt eine zweite Ventileinrichtung 26 vorgesehen, wobei die erste Ventileinrichtung 24 durch das Zulaufkopplungsmittel 18 betätigbar ist und die zweite Ventileinrichtung 26 durch das Ablaufkopplungsmittel 20 betätigbar ist, wobei die erste Ventileinrichtung 24 und die zweite Ventileinrichtung 26 eines Aufnahmemittels 6 geschlossen sind, wenn das Aufnahmemittel 6 von einer Prozesseinrichtung 4 entkoppelt ist und wobei die erste Ventileinrichtung 24 und die zweite Ventileinrichtung 26 des Aufnahmemittels 6 geöffnet sind, wenn das Aufnahmemittel 6 mit einer Prozesseinrichtung 4 gekoppelt ist
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modulare Vorrichtung
- 2
- Versorgungseinrichtung
- 4
- Prozesseinrichtung
- 6
- Aufnahmemittel
- 7
- Wandungseinrichtung
- 8
- Zulaufversorgungsanschluss
- 10
- Ablaufversorgungsanschluss
- 12
- Daten-, Energie- und/oder Signalversorgungsanschluss
- 13
- Kommunikationsschnittstelle
- 14
- Funktionsbereich
- 16
- Fluidleitung
- 18
- Zulaufkopplungsmittel
- 19
- Dichtmittel
- 20
- Ablaufkopplungsmittel
- 21
- Wirkfläche
- 22
- Daten-, Energie- und/oder Signalkopplungsmittel
- 24
- Erste Ventileinrichtung
- 26
- Zweite Ventileinrichtung
- 27
- Bewegliches Leitungselement
- 28
- Verschlussteil
- 29
- Federelement
- 30
- Erste Reihe
- 32
- Zweite Reihe
- 34
- Steuerungseinrichtung
- 36
- Eingabe- und Anzeigeeinrichtung
- 38
- Hauptfluideinlass
- 40
- Hauptfluidauslass
- 42
- Stromanschluss
- 44
- Datenschnittstelle
- 46
- Schnittstelle
- 48
- Displayhalteeinrichtung
- 50
- Display
- 51
- Versorgungsteil