Rührwerk
Die Erfindung betrifft ein Rührwerk, bei welchem innerhalb des Behälters ein bewegliches Magnetfeld erzeugbar ist.
Bei den bekannten Rührwerken dieser Art wird ein magnetisches Drehfeld zum Antrieb eines im Behälter befindlichen Rührkörpers verwendet.
Es wurde nun gefunden, dass ein verbesserter Wirkungsgrad bzw. Rühreffekt erfindungsgemäss dadurch erreicht werden kann, dass magnetisierbare Partikeln eines sich im Behälter befindlichen Gutes vom Magnetfeld direkt antreibbar sind.
Vorzugsweise gelangt auch beim erfindungsgemässen Rührwerk ein Drehfeld zur Anwendung.
Dieses Drehfeld kann gemäss einer ersten Variante dadurch erzeugt werden, dass sich innerhalb des Behälters im Abstand von dessen Boden ein Magnet befindet, der von aussen über eine Welle motorisch antreibbar ist und dessen Magnetfeld im wesentlichen innerhalb des Behälters geschlossen ist.
Hierzu kann ein permanenter oder elektrisch erregbarer Magnet verwendet werden. Eine zweite Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus unmagnetischem Material besteht und innerhalb einer Drehfeldwicklung angeordnet ist.
Die chemische Technik kennt eine Anzahl von Reaktionen, bei welchen ein magnetisierbares, körniges Gut, insbesondere Eisenpulver, in einem wässerigen oder sonstigen flüssigen Medium umgerührt werden, so beispielsweise Umsetzungen von Nitrokörpern in Amine, Béchfamp-Reduktionenl usw. Im allgemeinen wird bei der Durchführung der Prozesse im grosstechnischen Mass das Eisenpulver mit Kratzrührern umgepflügt oder mit raschlaulenden Propellerrührern suspendiert. Die Verwendung von Propellerrührern bedingt eine Beschränkung auf feingemahlenes Eisenpulver. Bei Kratzrührern kann man auch grobes Reduktionseisen gebrauchen. Das Umrühren dieses groben Pulvers erfordert aber einen sehr leistungsfähigen Antrieb. Insbesondere treten beim Anfahren erhebliche Leistungsspitzen auf, welche das Versorgungsnetz belasten.
Durch die Verwendung des erfindungsgemässen Rührwerkes kann eine wesentliche Verbesserung derartiger Prozesse erreicht werden. Dies wird weiter unten ausführlich erläutert.
Die Erfindung soll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Zeichnung zeigt schematisch ein Reaktionsgefäss 10, in welchem sich das Reaktionsgemisch 12, beispielsweise ein wässeriges Medium mit einer kleineren Menge Säure und die entsprechendi notwendige Menge von Eisenspänen befindet. Von oben taucht in das Gefäss eine Rührwelle 14 ein, welche in dem Lager 16 getragen wird und welche durch eine nicht dargestellte bekannte Vorrichtung, z. B. einen Motor oder ein Vorgelege, im Sinne des Pfeils 18 angetrieben wird.
Das untere Ende der Welle 14 trägt einen hufeisenförmig ausgebildeten Magneten 20, welcher in die Flüssigkeit eintaucht.
Die im Gefäss befindlichen, zur Reaktion benötigten Eisenspäne werden durch den Magneten 20 angezogen und bilden entsprechend den Kraftlinien Brücken aus Metallspänen zwischen den Polen des Magneten. Die am Magneten haftenden Eisenspäne 24 nehmen an der Drehung teil, werden aber gleichzeitig am äusseren Umfang des so gebildeten umlaufenden Konglomerates immer wieder abgerissen, wodurch sich eine ausserordentlich starke Durchmischung der Reaktionsflüssigkeit mit den Eisenspänen ergibt. Dies ergibt einen bedeutend besseren Kontakt zwischen Eisenspänen und Reaktionslösung als bei spielsweise ein Kratzrührer. Anderseits sind die für den Antrieb notwendigen Kräfte nicht grösser als bei Verwendung eines Propellerrührers.
Da aber die Späne nicht wie bei einem Propellerrührer in der Flüssigkeit suspendiert werden müssen, können erheblich grobkörnigere Eisenspäne, beispielsweise grobkörnige Rohgussspäne, Verwendung finden.
Bei Reaktionen, bei welchen das Eisen von der magnetischen in die unmagnetische Phase übergeht, sinken die verbrauchten und damit unmagnetisch gewordenen Späne 22 (Eisenoxyd) auf den Boden, während die reaktionsfähigen Eisenspäne 24 am Rührer hängenbleiben. Auf diese Weise können am Ende der Umsetzung die verbrauchten Anteile, die am Boden liegen bleiben, entfernt werden, während das überschüssige, nicht verbrauchte und demgemäss noch am Magneten haftende Eisen beim darauffolgenden Ansatz verwendet werden kann.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel und die erwähnten Prozesse eingeschränkt. So können statt Eisen andere magnetische Materialien verwendet werden, oder es können magnetische, körnige Massen in Rührbewegung versetzt werden, welche an der Reaktion nicht teilnehmen, sondern lediglich eine gute Durchmischung des gesamten Reaktionsgutes bewirken oder beispielsweise Reaktionspartner auf der Oberfläche tragen.
Wie bereits erwähnt, ist es auch möglich, ohne Verwendung eines mechanisch angetriebenen umlaufenden Magneten auszukommen. Zu diesem Zweck kann man das aus unmagnetischem Material bestehende Reaktionsgefäss in eine Wicklung hineinversetzen, welche ein Drehfeld erzeugt. Wicklungen dieser Art sind bekannt aus dem Elektromaschinenbau. Dadurch bildet sich innerhalb des Reaktionsgefässes ein Drehfeld aus, welches entsprechend der Polzahl des Ständers umläuft. Dieses Drehfeld nimmt die in der Reaktionsflüssigkeit befindlichen magnetischen Materialien mit und bewirkt so wiederum ein Umrühren des gesamten Reaktionsgutes.
Agitator
The invention relates to an agitator in which a movable magnetic field can be generated within the container.
In the known agitators of this type, a magnetic rotating field is used to drive a stirring body located in the container.
It has now been found that an improved degree of efficiency or stirring effect can be achieved according to the invention in that magnetizable particles of an item located in the container can be driven directly by the magnetic field.
A rotating field is preferably also used in the agitator according to the invention.
According to a first variant, this rotating field can be generated in that a magnet is located inside the container at a distance from its bottom, which can be driven by a motor from the outside via a shaft and whose magnetic field is essentially closed inside the container.
A permanent or electrically excitable magnet can be used for this purpose. A second variant of the invention is characterized in that the container consists of non-magnetic material and is arranged within a rotating field winding.
Chemical technology knows a number of reactions in which a magnetizable, granular material, in particular iron powder, is stirred in an aqueous or other liquid medium, for example conversions of nitro bodies into amines, Béchfamp reductions, etc. In general, when carrying out the Processes on a large scale, the iron powder plowed up with scraper stirrers or suspended with fast-running propeller stirrers. The use of propeller stirrers is restricted to finely ground iron powder. Coarse reducing iron can also be used with scraper stirrers. However, stirring this coarse powder requires a very powerful drive. In particular, considerable power peaks occur when starting up, which put a strain on the supply network.
By using the agitator according to the invention, a substantial improvement of such processes can be achieved. This is explained in detail below.
The invention is to be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing.
The drawing shows schematically a reaction vessel 10 in which the reaction mixture 12, for example an aqueous medium with a smaller amount of acid and the corresponding amount of iron filings required, is located. A stirrer shaft 14, which is carried in the bearing 16 and which is operated by a known device, not shown, e.g. B. a motor or a countershaft, in the direction of arrow 18 is driven.
The lower end of the shaft 14 carries a horseshoe-shaped magnet 20 which is immersed in the liquid.
The iron filings in the vessel that are required for the reaction are attracted by the magnet 20 and, in accordance with the lines of force, form bridges of metal filings between the poles of the magnet. The iron filings 24 adhering to the magnet take part in the rotation, but at the same time are torn off again and again on the outer circumference of the circumferential conglomerate thus formed, which results in an extraordinarily strong mixing of the reaction liquid with the iron filings. This results in a significantly better contact between iron filings and reaction solution than, for example, a scraper stirrer. On the other hand, the forces required for the drive are not greater than when using a propeller stirrer.
However, since the chips do not have to be suspended in the liquid as with a propeller stirrer, considerably coarser-grained iron chips, for example coarse-grained raw cast chips, can be used.
In reactions in which the iron changes from the magnetic to the non-magnetic phase, the used and thus non-magnetic chips 22 (iron oxide) sink to the bottom, while the reactive iron chips 24 stick to the stirrer. In this way, at the end of the reaction, the used parts that remain on the bottom can be removed, while the excess, unused iron that is accordingly still adhering to the magnet can be used in the subsequent approach.
Of course, the present invention is not restricted to the illustrated embodiment and the processes mentioned. For example, instead of iron, other magnetic materials can be used, or magnetic, granular masses can be set in stirring motion which do not take part in the reaction, but merely cause the entire reaction mixture to be thoroughly mixed or, for example, carry reactants on the surface.
As already mentioned, it is also possible to do without the use of a mechanically driven rotating magnet. For this purpose, the reaction vessel made of non-magnetic material can be placed in a winding that generates a rotating field. Windings of this type are known from electrical engineering. This creates a rotating field within the reaction vessel, which rotates according to the number of poles on the stator. This rotating field takes the magnetic materials in the reaction liquid with it and in turn causes the entire reaction mixture to be stirred.