DE102006024300B4

DE102006024300B4 - Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102006024300B4
Application number: DE102006024300A
Authority: DE
Inventors: Wladimir Dr.-Ing. Weigandt; Hans-Dieter Dipl.-Ing. Müller (FH)
Original assignee: MANFRED SCHMELZER GmbH
Current assignee: MANFRED SCHMELZER GmbH
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2026-05-25
Also published as: DE102006024300A1

Abstract

Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten,
mit einem konzentrisch um die zentrale Mitte der Rührvorrichtung angeordneten Kern (2) aus einem magnetischem Material in Form eines geschlossenen Ringes unter Bildung eines Polygons oder eines Kreises sowie
mit mehreren auf diesem gemeinsamen Kern (2) sowie um den Umfang des Kerns (2) herum angeordneten Magnetspulen (1),
wobei der Kern (2) der Magnetspulen (1) in einer zur Drehebene eines magnetischen Rührstabs (6) parallelen Ebene liegt und
wobei die Magnetspulen (1) ein sich drehendes Magnetfeld erzeugen, um damit den Rührstab (6) in eine Drehbewegung zu versetzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils im Bereich zwischen zwei benachbarten Magnetspulen (1) von dem Kern (2) zur zentralen Mitte der Rührvorrichtung hin gerichtet sowie mit dem Kern (2) verbunden jeweils ein Polschuh (3) ausgeht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten handelt es sich um sogenannte Magnetmischer bzw. Magnetrührer. Das Grundprinzip bei diesen Rührvorrichtungen besteht darin, daß mittels entsprechend angesteuerten Magnetspulen ein sich drehendes Magnetfeld erzeugt wird. Die zu rührende Flüssigkeit befindet sich dabei in einem Gefäß aus nicht magnetischem Werkstoff. In dieser Flüssigkeit befindet sich außerdem ein magnetischer Rührstab, welcher durch das sich drehende Magnetfeld in eine Drehbewegung versetzt wird.
Die EP 0 179 824 B1 zeigt eine Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten der eingangs angegebenen Art. Bei der Ausführungsform der 1 und 2 ist ein ringförmiger Kern aus einem weichmagnetischen Material vorgesehen. Dieser Kern ist in der Art eines Ringkerns mit mehreren Magnetspulsegmenten bewickelt. Durch Erregung dieser Magnetspulensegmente mittels phasenverschobener Wechselströme entsteht in der Umgebung der Achse des ringförmigen Kerns ein sich drehendes Magnetfeld. Dieses versetzt einen frei drehbaren magnetischen Rotor in Form eines permanentmagnetischen Rührkörpers in eine Drehbewegung. Der Nachteil bei dieser bekannten Rührvorrichtung besteht darin, daß das Magnetfeld in der zentralen Mitte der Rührvorrichtung, wo sich der Rührkörper befindet, nur relativ gering ausgebildet ist.
Die CH 612 855 A5 zeigt einen Magnetrührer unter Verwendung einer Mehrzahl von Elektromagneten. Diese sind kranzförmig angeordnet, wobei die Kerne dieser Elektromagnete radial nach innen/außen zeigen. Durch diese Elektromagnete wird ein magnetisches Drehfeld erzeugt.
Die DD 291 897 A7 zeigt einen Magnetfeldrührer. Dabei ist ein ringförmiger, äußerer Kern vorgesehen. Von diesem gehen radial nach innen gerichtete Polschuhe aus. Auf diesen Polschuhen befinden sich Magnetspulen.
Eine weitere Rührvorrichtung ist schließlich in der DE 31 35 961 C2 offenbart. Der konstruktive Aufbau dieses Magnetrührers ist dergestalt, daß bezüglich der Drehebene des Rührstabs die Magnetspulen mit ihren Kernen senkrecht angeordnet sind. Die Magnetkerne sind dabei als Verlängerung der Polschuhe ausgebildet und an einem gemeinsamen magnetischen Joch zusammengeschlossen. – Der senkrechte Aufbau der Magnetspulen benötigt eine bestimmte Mindesthöhe der Rührvorrichtung. Dies steht jedoch der Forderung entgegen, daß der Magnetrührer wegen der Kippgefahr sowie aus Platzmangel so niedrig wie möglich ausgebildet sein soll. Um die gewünschte flache Konstruktion für eine niedrige Bau höhe zu erreichen, müssen die Magnetspulen einen relativ großen Durchmesser besitzen. Dies führt zur Erhöhung des Verbrauchs an Kupfer sowie zu erhöhten thermischen Verlusten. Außerdem werden zusätzliche thermische Verluste durch die Verwendung des Jochs verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche bei niedrigen thermischen Verlusten ein erhöhtes Magnetfeld erzeugt sowie einen höheren Wirkungsgrad besitzt.
Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Dadurch ist eine Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten in Form eines sogenannten Magnetrührers in flacher Ausführung ohne zusätzliche Jochteile geschaffen, welche bei niedrigen thermischen Verlusten ein erhöhtes Magnetfeld mit insgesamt hohem Wirkungsgrad aufweist. Die Grundidee des erfindungsgemäßen Magnetrührers besteht dabei darin, daß durch die waagerechte Anordnung der Magnetspulen diese langgestreckt ausgebildet sein können, wobei sich die magnetischen Flüsse von benachbarten Magnetspulen in den Polschuhen addieren. Durch diese waagerechte Spulenanordnung resultiert daraus der Vorteil, daß die Rührvorrichtung sehr flach gebaut werden kann. Weiterhin können die Polschuhe innerhalb der Spulengeometrie angeordnet werden und benötigen somit keine zusätzliche Bauhöhe. Dies kann konstruktiv dadurch erreicht werden, daß die von dem äußeren Ring ausgehenden Polschuhe nach unten abgeknickt sind und im Innern des Kernpolygons oder der Kernkreises liegen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine zusätzlichen Jochteile notwendig sind und dadurch die sogenannten Eisenverluste minimiert sind. Die Funktion des Joches wird durch den Kern mit übernommen. Da die Spulen schließlich einen kleinen Durchmesser aufweisen und relativ lang bauen, resultieren daraus kleine Windungslängen und damit kleine ohmsche Widerstände. Dadurch werden die sogenannten Kupferverluste minimiert. Das System arbeitet dadurch insgesamt wesentlich effizienter. Die Kerne der Magnetspulen bilden insgesamt ein Polygon oder einen Kreis. Bei dem Polygon kann es sich beispielsweise um ein Quadrat oder um ein regelmäßiges Sechseck oder um ein regelmäßiges Achteck etc. oder um eine ungeradzahlige Anordnung handeln. Auch können die Kerne einen in sich geschlossenen Kreis bilden. Dabei sind die Kerne der Magnetspulen zu einem geschlossenen Ring miteinander verbunden. Dies bedeutet, daß die Enden benachbarter Kerne miteinander verbunden sind und ein miteinander gekoppeltes, geschlossenes Polygon (oder einen Kreis) bilden, so daß sich die magnetischen Flüsse von benachbarten Magnetspulen in den Polschuhen addieren. Im Bereich zwischen zwei benachbarten Magnetspulen von den Kernen gehen die Polschuhe aus. Diese Polschuhe erstrecken sich somit sternförmig radial nach innen. In diesen Polschuhen bündeln sich die magnetischen Flüsse. Somit gehen die Polschuhe von den Diagonalen des Polygons aus und sind auf ein gemeinsames Zentrum hin orientiert.
Eine Weiterbildung hiervon schlägt Anspruch 2 vor. Die Grundidee besteht darin, daß die Magnetspulen unmittelbar an den Randgrenzen zwischen den äußeren Teilen der Polschuhe in großem Abstand vom Zentrum angeordnet sind. Dadurch lassen sich sehr langgestreckte Magnetspulen mit kleinen Windungslängen realisieren.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
1 einen Längsschnitt durch die Rührvorrichtung;
2 eine schematische Draufsicht auf die Rührvorrichtung in 1.
Der Magnetrührer weist vier längliche Magnetspulen 1 auf. Diese bilden zusammen ein Quadrat.
In den vier Magnetspulen 1 befindet sich jeweils ein Kern 2 aus einem magnetischen Material. Diese Kerne 2 sind in einem Rechteck magnetisch zusammengekoppelt und befestigt.
Von den Ecken des durch die vier Kerne 2 gebildeten Rechtecks gehen Polschuhe 3 aus, welche auf das gemeinsame Zentrum der Rührvorrichtung hin orientiert sind. Die Polschuhe 3 definieren somit die Diagonalen des Quadrats.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Die Magnetspulen 1 werden derart durch eine entsprechende Elektronik angesteuert, daß durch die Polschuhe 3 ein in eine vorgegebene Richtung sich drehendes Magnetfeld erzeugt wird.
In einem auf der Rührvorrichtung stehenden Gefäß 4, welches mit der zu rührenden Flüssigkeit 5 gefüllt ist, befindet sich ein Rührstab 6 aus einem magnetischen Material. Durch das sich drehende Magnetfeld wird dieser magnetische Rührstab 6 in eine Drehbewegung versetzt und rührt somit die Flüssigkeit 5 in dem Gefäß 4 um.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Magnetspulen 1 vorgesehen. Entsprechende polygonale Anordnungen mit drei oder weiteren geradzahligen oder ungeradzahligen Magnetspulen 1 sind gleichermaßen denkbar. Auch ist es denkbar, daß die Kerne 2 einen kreisrunden Ring definieren.

1: Magnetspule
2: Kern
3: Polschuh
4: Gefäß
5: Flüssigkeit
6: Rührstab

Claims

Vorrichtung zum Rühren von Flüssigkeiten, mit einem konzentrisch um die zentrale Mitte der Rührvorrichtung angeordneten Kern (2) aus einem magnetischem Material in Form eines geschlossenen Ringes unter Bildung eines Polygons oder eines Kreises sowie mit mehreren auf diesem gemeinsamen Kern (2) sowie um den Umfang des Kerns (2) herum angeordneten Magnetspulen (1), wobei der Kern (2) der Magnetspulen (1) in einer zur Drehebene eines magnetischen Rührstabs (6) parallelen Ebene liegt und wobei die Magnetspulen (1) ein sich drehendes Magnetfeld erzeugen, um damit den Rührstab (6) in eine Drehbewegung zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils im Bereich zwischen zwei benachbarten Magnetspulen (1) von dem Kern (2) zur zentralen Mitte der Rührvorrichtung hin gerichtet sowie mit dem Kern (2) verbunden jeweils ein Polschuh (3) ausgeht.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (1) im äußeren Randbereich eines Gehäuses der Rührvorrichtung angeordnet sind.