DE102010016014A1 - Antriebseinheit für ein Rührwerk - Google Patents

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Abstract

Antriebseinheit (10) für ein Rührwerk mit einem Spalttopf (11), auf dem ein Mischkopf (12) mit einem Rührwerkzeug (13) drehbar aufgenommen ist, wobei im Spalttopf (11) eine Statoreinheit (14) ruhend aufgenommen ist, die den Mischkopf (12) über magnetische Kopplung antriebt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Rührwerk mit einem Spalttopf, auf dem ein Mischkopf mit einem Rührwerkzeug drehbar aufgenommen ist.
  • Aus der DE 42 32 935 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Rührwerk bekannt, das ein Lager- und Schutzrohr aufweist, auf dem ein Mischkopf drehbar aufgenommen ist. Zum Antrieb der Drehbewegung des Mischkopfes ist im Lager- und Schutzrohr eine Magnetscheibe aufgenommen, die durch einen Elektromotor über eine Rührwerkswelle angetrieben wird. Die Rührwerkswelle erstreckt sich dafür durch das Lager- und Schutzrohr, so dass der Elektromotor außen liegend angeordnet ist. Diese Anordnung führt zu dem Nachteil, dass der Mischtopf aufwendig auf dem Lager- und Schutzrohr gelagert werden muss. Hierzu ist ein Gleitlager vorgesehen, welches durch das zu rührende Medium geschmiert werden soll.
  • Rührwerke werden häufig im sterilen Bereich der Pharmazie- bzw. der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Für diese Anwendungsbereiche muss sichergestellt sein, dass eine rückstandsfreie Reinigung des Rührwerkes und insbesondere der Antriebseinheit möglich ist. Häufig ist es zudem notwendig, den Mischkopf zu wechseln, wenn verschiedene Medien im Rührwerk gerührt werden müssen oder ein Medium seine Konsistenz ändert. Diesen Erfordernissen kann die gezeigte Antriebseinheit nicht hinreichend genügen.
  • Aus der EP 0 210 651 A2 ist eine Antriebseinheit für ein Rührwerk bekannt, wobei ein in das Rührwerk hineinragendes Rohr vorgesehen ist, und wobei ein Stator eines elektromagnetischen Antriebes in das Rohr gelegt ist. Das Rohr wird zusätzlich von einem zweiten Rohr umhüllt, das seinerseits daran fest angebrachte Rührwerkzeuge aufweist. Das innere Rohr trennt dabei hermetisch den Behälterinhalt von der Umgebung. Das äußere Rohr ist zusätzlich im oberen Flanschbereich und am unteren Ende des inneren Rohres gelagert.
  • Da die Lagerung im Übergangsbereich vom äußeren Rohr zum Rührwerk schwer zugängliche Spaltöffnungen und mehrere Lagerstellen im Behälterinneren aufweist, ist diese Ausführung für sterile Anwendungsfälle nicht geeignet. Auch in dieser Ausführungsform ergibt sich der Nachteil, dass eine rückstandsfreie Reinigung des äußeren Rohres nicht ohne weiteres möglich ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit für ein Rührwerk zu schaffen, das die Nachteile des vorstehend bezeichneten Standes der Technik überwindet, einen einfachen Aufbau aufweist und eine leichte und rückstandsfreie Reinigung ermöglicht. Ferner sollte der Mischkopf der Antriebseinheit leicht zu wechseln sein.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antriebseinheit für ein Rührwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei einer Antriebseinheit für ein Rührwerk mit einem Spalttopf, auf dem ein Mischkopf mit einem Rührwerkzeug drehbar aufgenommen ist, sieht die Erfindung vor, dass im Spalttopf eine Statoreinheit ruhend aufgenommen ist, die den Mischkopf über magnetische Kopplung antreibt.
  • Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dem Spalttopf eine Doppelfunktion zuzuteilen: Erstens dient der Spalttopf zur außenseitigen Aufnahme des Mischkopfes, zweitens dient der Spalttopf zur innenseitigen Aufnahme einer Statoreinheit. Die Statoreinheit ist ruhend im Spalttopf aufgenommen, so dass sich im Spalttopf keine bewegten, insbesondere keine drehenden Bauteile befinden. Damit erübrigt sich ferner eine notwendige mechanische Lagerung von bewegten Teilen im Spalttopf.
  • Weiterführend ist vorgesehen, dass die ruhende Statoreinheit mit dem drehbaren Mischkopf einen Synchronmotor, insbesondere einen permanenterregten Synchronmotor bildet. Die Statoreinheit bildet ein sich drehendes Magnetfeld aus, durch das der Mischkopf antreibbar ist. Damit entsteht die Anordnung eines Außenläufer-Motors, der einen ruhenden Innenteil und einen drehenden Außenteil aufweist. Der Innenteil ist durch die Statoreinheit und der Außenteil ist durch den Mischkopf gebildet. Zwischen dem Innenteil und dem Außenteil erstreckt sich der Spalttopf.
  • Vorzugsweise ist der Spalttopf über Verbindungselemente, weiter bevorzugt jedoch über eine Schweißverbindung mit dem Mischbehälter des Rührwerkes verbunden. Damit entsteht eine dichtelementfreie Verbindung, die die Reinigung der Antriebseinheit weiter erleichtert. Selbstverständlich kann der Spalttopf mit dem Mischbehälter auch einteilig ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Spalttopf durch einen Tiefziehprozess aus dem Mischbehälter ausgebildet werden.
  • Vorteilhafterweise weist die Statoreinheit wenigstens eine Motorwicklung auf. Ferner besitzt die Statoreinheit zumindest einen Statorkörper, wobei die zumindest eine Motorwicklung auf dem zumindest einen Statorkörper angeordnet, insbesondere aufgewickelt ist. Bevorzugt ist der Statorkörper sternförmig ausgeführt, und auf dem Statorkörper sind sechs Motorwicklungen vorgesehen. Die Motorwicklungen befinden sich damit angrenzend an die Innenseite des Spalttopfes.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Mischkopf in einer Rotationsachse drehbar, die sich mittig durch die zumindest eine Statoreinheit erstreckt, wobei entlang der Rotationsachse vorzugsweise ein erster Statorkörper mit wenigstens einer ersten Motorwicklung und vorzugsweise ein zweiter Statorkörper mit wenigstens einer zweiten Motorwicklung angeordnet ist. Der erste Statorkörper erstreckt sich etwa parallel beabstandet zum zweiten Statorkörper im Spalttopf, so dass die Rotationsachse eine Flächennormale auf die Erstreckungsebene der beiden Statorkörper bildet. Alternativ können die Statorkörper auch einteilig miteinander ausgeführt sein.
  • Die gebildete Synchronmotoranordnung durch die Statoreinheit und den Mischkopf ist somit doppelt vorhanden, und es entsteht in einer ersten Statorebene eine erste magnetische Kopplung und in der zweiten Statorebene eine zweite magnetische Kopplung zwischen der Statoreinheit und dem Mischkopf zur Drehung um die Rotationsachse, die zugleich die Symmetrieachse des Spalttopfes bildet.
  • Mit Vorteil können die Motorwicklungen im Stern, vorzugsweise 3-phasig im Stern elektrisch verschaltet sein, wobei auf einem Statorkörper vorzugsweise 2 bis 12, mehr bevorzugt 4 bis 8 und besonders bevorzugt 6 Motorwicklungen angeordnet sind. Mit besonderem Vorteil weist die Statoreinheit folglich 12 Motorwicklungen in zwei Wicklungsebenen auf.
  • Mit weiterem Vorteil weist der Mischkopf wenigstens einen Permanentmagnet auf, der vorzugsweise zur Wechselwirkung mit wenigstens einem durch die Motorwicklung erzeugten, um die Rotationsachse drehenden Magnetfeld ausgebildet ist. Vorzugsweise weist der Mischkopf vier Permanentmagnete für den ersten Statorkörper und vier Permanentmagnete für den zweiten Statorkörper auf. Weiterführend können die jeweils übereinander liegenden Permanentmagnete zur Wechselwirkung zwischen einer Motorwicklung auf dem ersten Statorkörper und einer weiteren Motorwicklung auf dem zweiten Statorkörper auch einteilig miteinander ausgebildet sein.
  • Mit weiterem Vorteil können die Permanentmagnete im Mischkopf innen liegend angeordnet sein, um den Spalt zwischen dem Statorkörper und dem Permanentmagnet zu minimieren. Ferner können die Permanentmagnete im Mischkopf eingelassen sein, so dass keine Spalte, Ritzen oder sonstige Übergänge entstehen, um Ablagerungen von Rückständen nach der Reinigung des Mischkopfes zu vermeiden. Insbesondere können die Permanentmagnete innen liegend am Mischkopf angeordnet und mit einer Füllmasse vergossen sein.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterführung der Erfindung ist am Mischkopf wenigstens ein Lagermagnet und/oder am Spalttopf wenigstens ein Lagermagnet vorgesehen. Durch die Anordnung eines Lagermagnetes am Mischkopf bzw. am Spalttopf wird erreicht, dass der Mischkopf in Richtung zur Rotationsachse, vorliegend als z-Achse bezeichnet, magnetisch gelagert ist. Der wenigstens eine Lagermagnet am Mischkopf bzw. am Spalttopf ist so angeordnet, dass in z-Richtung zwischen Mischkopf und Spalttopf eine abstoßende Kraft entsteht. Der Mischkopf kann folglich nicht auf den Kragenbereich des Spalttopfes aufsetzen. Mit weiterem Vorteil ist wenigstens ein Lagermagnet am Mischkopf zumindest einem Lagermagneten am Spalttopf zur Bildung eines Magnetpaares gegenüberliegend angeordnet.
  • Stehen sich zwischen den Lagermagneten zur Bildung eines Magnetpaares gleiche Pole gegenüber, so stoßen sich diese ab. Damit kann der Mischkopf wenigstens in z-Achse berührungslos auf dem Spalttopf gelagert werden. Vorzugsweise sind mehrere Lagermagneten auf dem Umfang des Spalttopfes bzw. Mischkopfs gleichverteilt angeordnet. Beispielsweise können drei, vier, fünf oder mehr Lagermagnete vorgesehen sein. Mit besonderem Vorteil kann wenigstens ein Magnetpaar im Kragenbereich und vorzugsweise wenigstens ein Magnetpaar im Bodenbereich des Spalttopfes angeordnet sein, um den Mischkopf verkippungsfrei zu lagern. Damit ist der Mischkopf in z-Richtung in zwei Ebenen auf dem Spalttopf magnetisch gelagert.
  • Weiterführend ist eine Antriebssteuerung vorgesehen, insbesondere zur Drehzahlsteuerung und/oder zur Drehmomentsteuerung des Mischkopfes. Durch die Antriebssteuerung kann ein um die Rotationsachse drehendes Magnetfeld bereitgestellt werden, indem die einzelnen Motorwicklungen auf den Statorkörpern in einer entsprechend rotierenden Folge bestromt werden.
  • Die Drehzahlsteuerung erfolgt durch die Drehgeschwindigkeit des Magnetfeldes durch eine entsprechend kurze, umlaufende Bestromungsfolge der Magnetwicklungen. Die Drehmomentsteuerung erfolgt durch die Höhe des Stromes in der Motorwicklung, wobei ein hoher Strom ein hohes Drehmoment erzeugt.
  • Durch die magnetische Kopplung des durch die Bestomung der Motorwicklungen erzeugten drehenden Magnetfeldes und der Permanentmagnete im Mischkopf wird der Mischkopf durch das drehende Magnetfeld unter Beibehaltung eines Schleppwinkelversatzes mitgezogen, wodurch der Aufbau eines permanenterregten Synchronmotors gebildet ist. Vorzugsweise rotiert das Drehmagnetfeld durch die Motorwicklungen auf dem ersten Statorkörper phasengleich mit dem Drehmagnetfeld durch die Motorwicklungen auf dem zweiten, parallel beabstandet angeordneten Statorkörper.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit für ein Rührwerk ist der Mischkopf auf dem Spalttopf in allen Freiheitsgraden magnetisch gelagert. Damit ergibt sich eine berührungslose Anordnung des Mischkopfes auf dem Spalttopf.
  • Mit besonderem Vorteil ist eine Magnetregeleinrichtung zur magnetischen Lagerung des Mischkopfes auf dem Spalttopf vorgesehen. Die Magnetregeleinrichtung kann mit den Motorwicklungen auf den Statorkörpern verbunden sein und diese ansteuern. Damit wird erreicht, dass die Motorwicklungen ferner als Richtmagnetwicklungen ausgebildet sind, um eine translatorische und/oder rotatorische Lagerung des Spalttopfes wenigstens in den Lagerrichtungen quer zur Rotationsachse zu schaffen. Diese Lagerrichtungen sind durch eine x-Richtung und durch eine y-Richtung vorgegeben, wobei die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind.
  • Durch die Anordnung von zwei Statorkörpern in zueinander beabstandeten Ebenen mit jeweils auf den Statorkörpern aufgenommenen Motorwicklungen kann sowohl ein gleich bleibender radialer Abstand des Mischkopfs zum Spalttopf erzielt werden, wobei insbesondere erreicht wird, dass Verkippungen des Mischkopfes auf dem Spalttopf ausgeglichen werden können.
  • Hierzu können insbesondere Abstandssensoren vorgesehen sein, die den Abstand des Mischkopfes zum Spalttopf erkennen. Diese Abstandssensoren können ebenfalls mit der Magnetregeleinrichtung verbunden sein, und es ist ein aktiver Regelkreis ausbildbar, durch den der radiale Abstand des Mischkopfes zum Spalttopf in jeder Betriebssituation der Antriebseinheit konstant gehalten wird. Sensiert die Abstandssensorik beispielsweise einen zu geringen Abstand, so können einzelne Motorwicklungen kurzzeitig höher bestromt werden, um einen größeren magnetischen Fluss bereitzustellen. Durch Wechselwirkung mit einem Permanentmagneten im Mischkopf entsteht eine lokal vergrößerte Tragkraft, und ein zu geringer Spalt kann korrigiert werden.
  • Weiterführend kann zur hauptsächlichen oder zur zusätzlichen Lagerung des Mischkopfs auf dem Spalttopf wenigstens eine Magnetlagerwicklung vorgesehen sein. Auf gleiche Weisung kann mit der zusätzlichen Magnetlagerwicklung eine translatorische und/oder rotatorische Lagerung des Spalttopfes wenigstens in den Lagerrichtungen quer zur Rotationsachse geschaffen werden.
  • Insbesondere können mehrere Magnetlagerwicklungen im Stern, vorzugsweise 3-phasig im Stern elektrisch verschaltet werden, wobei die Magnetlagerwicklungen vorzugsweise auf dem Statorkörper und/oder in Zwischenräumen zwischen den Motorwicklungen im Spalttopf angeordnet sind. Die Magnetlagerwicklungen können mit der Magnetregeleinrichtung elektrisch verbunden sein, wobei die Magnetlagerwicklungen weiterführend auch mit der Antriebssteuerung zum Ansteuern der Magnetlagerwicklungen elektrisch verbunden sein können.
  • Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit kann eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, die wenigstens eine Zufuhrleitung zur Zufuhr eines Kühlfluides in den Spalttopf aufweist. Die Zufuhrleitung kann als Rohrelement ausgebildet sein, das sich entlang der Rotationsachse in die Statoreinheit hinein erstreckt. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Rohrelement ferner zur mechanischen Aufnahme des wenigstens einen Statorkörpers ausgebildet ist. Insbesondere können die Statorkörper einen zentralen Durchgang aufweisen, durch den sich das Rohrelement hindurch erstreckt.
  • Mit weiterem Vorteil kann das Kühlfluid in das Rohrelement einspeisbar sein, so dass dieses im Bodenbereich des Spalttopfes aus dem Rohrelement austritt und zur Umspülung der Motorwicklung und vorzugsweise der Magnetlagerwicklung einen mantelförmigen Rückstrom um das Rohrelement bildet, wobei das Kühlfluid vorzugsweise Wasser ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sich in das Rohrelement eine Spüllanze erstreckt. Das Kühlfluid wird durch die Spüllanze bis in den Bodenbereich des Spalttopfes hinein geführt, und fließt im Ringspalt zwischen der Spüllanze und dem Rohrelement im Rohrelement wieder zurück in Richtung zum Kragenbereich des Spalttopfes. Damit bildet das Rohrelement eine Wärmesenke in der Statoreinheit. Wärme, die insbesondere in den Motorwicklungen entsteht, kann über die Statorkörper und das sich durch die Statorkörper erstreckende Rohrelement abgeführt werden.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit für ein Rührwerk in einer quergeschnittenen Seitenansicht und
  • 2 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gemäß 1 aus Blickrichtung aus der Rotationsachse.
  • 1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit 10 für ein Rührwerk mit einem Spalttopf 11 dar, auf dem ein Mischkopf 12 mit einem Rührwerkzeug 13 drehbar aufgenommen ist. Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ist im Spalttopf 11 eine Statoreinheit 14 ruhend aufgenommen, die den Mischkopf 12 über magnetische Kopplung antreibt.
  • Der Spalttopf 11 ist im Bodenbereich eines Mischbehälters 27 des Rührwerkes angeordnet. Der Spalttopf 11 erstreckt sich von einem Kragenbereich 20 in einen Bodenbereich 21 hinein, und besitzt eine um eine Rotationsachse 17 rotationssymmetrische Gestalt. Über einen Spalttopfkragen 28 ist der Spalttopf 11 mit dem Mischbehälter 27, ausschnittsweise im Bodenbereich dargestellt, verschweißt.
  • Die im Spalttopf 11 aufgenommene Statoreinheit 14 umfasst einen ersten Statorkörper 16, angeordnet in Richtung zum Kragenbereich 20 des Spalttopfes 11 und einen weiteren Statorkörper 16, angeordnet in Richtung zum Bodenbereich 21 des Spalttopfes 11. In der Querschnittsebene sind auf jedem der Statorkörper 16 zwei Motorwicklungen 15 sichtbar. Diese sind auf dem jeweiligen Statorkörper 16 aufgenommen und grenzen an die Innenwand des Spalttopfes 11 an.
  • Der Mischkopf 12 weist mehrere Permanentmagnete 18 auf. In der Querschnittsebene liegen vier Permanentmagnete 18, die jeweils korrespondierend zu den Motorwicklungen 15 angeordnet sind, jedoch mit Rotation des Mischkopfes 12 mitrotieren.
  • Im Spalttopf 11 und im Mischkopf 12 sind jeweils Lagermagnete 19 angeordnet. Dabei sind Lagermagnete 19 im Spalttopf 11 jeweils paarweise gegenüberliegend mit Lagermagneten 19 im Mischkopf 12 vorgesehen, um jeweilige Magnetpaare zu bilden. Im Querschnitt sind vier Magnetpaare dargestellt, wobei zwei Magnetpaare im Kragenbereich 20 und zwei Magnetpaare im Bodenbereich 21 des Spalttopfes 11 in der Querschnittsebene liegen. Dadurch wird eine Lagerung des Mischkopfes 12 in z-Richtung ermöglicht. Da die Antriebseinheit 10 im Bodenbereich des Rührwerkes angeordnet ist, kann der Mischkopf 12 mit dem Rührwerkzeug 13 aufgrund der Schwerkraft auf den Lagermagneten 19 aufliegen. Die Lagermagnete 19 sind als Permanentmagnete, beispielsweise als Samarium-, Kobalt- und/oder Eisen-Bor-legierte Permanentmagnete ausgeführt. Auf nicht näher gezeigte Weise können die Lagermagnete 19 auch als Elektromagnete ausgeführt sein.
  • Weiterhin schematisch gezeigt ist eine Antriebssteuerung 22, die zur Drehzahlsteuerung und/oder zur Drehmomentsteuerung des Mischkopfes 12 dient. Die Antriebssteuerung 22 ist über eine elektrische Verbindung 29 mit den jeweiligen Motorwicklungen 15 verbunden, um eine Signal- und Leistungsverbindung zwischen der Antriebssteuerung 22 und den Motorwicklungen 15 zu schaffen.
  • Über eine Magnetregeleinrichtung 23 kann eine magnetische Lagerung des Mischkopfes 12 auf dem Spalttopf 11 ermöglicht werden. Die Lagerrichtung entspricht dabei der x-Richtung und der y-Richtung, wobei sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Lagerung des Mischkopfes 12 auf dem Spalttopf 11 möglich ist. Im Ergebnis ist der Mischkopf 12 in allen Freiheitsgraden auf dem Spalttopf 11 magnetisch gelagert.
  • Das Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit 10 weist ferner eine Kühleinrichtung auf, die eine Zufuhrleitung 25 zur Zufuhr eines Kühlfluides in die Statoreinheit 14 aufweist. Die Zufuhrleitung 25 ist als Rohrelement 25 ausgebildet, das sich entlang der Rotationsachse 17 in die Statoreinheit 14 hinein erstreckt. Das Rohrelement 25 dient zugleich zur mechanischen Aufnahme der beiden Statorkörper 16. Die Zufuhr eines Kühlfluides, beispielsweise Wasser, ist durch einen Pfeil 26 angedeutet. Entstehende Wärme in den Motorwicklungen 15 kann somit auf vorteilhafte Weise aus der Statoreinheit 14 abgeführt werden.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels der Antriebseinheit 10 gemäß 1 aus Blickrichtung der z-Achse, wobei der Spalttopf 11 der Ansicht entnommen ist. Die Darstellung zeigt den quergeschnittenen Mischkopf 12 mit nach innen weisenden Permanentmagneten 18, die gleich beabstandet auf dem Umfang des Mischkopfes 12 innen liegend angeordnet sind. Der Querschnitt zur Ansicht der Statoreinheit 14 liegt in einem der Statorkörper 16, so dass ferner die Motorwicklungen 15 quergeschnitten dargestellt sind.
  • Der Statorkörper 16 weist sechs Statorpole auf, wobei auf jedem Statorpol eine Motorwicklung 15 aufgenommen ist. Die Motorwicklungen 15 sind im Stern, 3-phasig elektrisch miteinander verschaltet, so dass immer zwei gegenüberliegende Motorwicklungen 15 einem gemeinsamen Stromkreis zugeordnet sind. Durch die Antriebssteuerung 22 werden benachbarte Motorwicklungen 15 in einer zeitlichen Folge nacheinander bestromt, so dass ein um die Rotationsachse 17 drehendes Magnetfeld gebildet wird.
  • Um eine Lagerung des Mischkopfes 12 in der x-Richtung und der y-Richtung zu schaffen, sind ferner Magnetlagerwicklungen 24 vorgesehen. Diese sind beispielhaft in den Zwischenräumen zwischen den Motorwicklungen 15 angeordnet. Die Magnetlagerwicklungen 24 können durch die Magnetregeleinrichtung 23, jedoch auch zusätzlich oder alternativ durch die Antriebssteuerung 22 angesteuert werden. Ebenso wie die Verschaltung der Motorwicklungen 15 können auch die Magnetlagerwicklungen 24 im Stern 3-phasig elektrisch verschaltet sein. Durch die Magnetlagerwicklungen 24 kann eine magnetische Lagerung des Mischkopfes 12 auf dem Spalttopf 11 erreicht werden, wobei eine Abstandssensorik zur Messung des Spaltes zwischen dem Spalttopf 11 und dem Mischkopf 12 vorgesehen sein kann, durch die über die Magnetregeleinrichtung 23 ein aktiver Regelkreis aufgebaut werden kann.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Antriebseinheit
    11
    Spalttopf
    12
    Mischkopf
    13
    Rührwerkzeug
    14
    Statoreinheit
    15
    Motorwicklung
    16
    Statorkörper
    17
    Rotationsachse
    18
    Permanentmagnet
    19
    Lagemagnet
    20
    Kragenbereich
    21
    Bodenbereich
    22
    Antriebssteuerung
    23
    Magnetregeleinrichtung
    24
    Magnetlagerwicklung
    25
    Zufuhrleitung, Rohrelement
    26
    Zufuhr Kühlfluid
    27
    Mischbehälter
    28
    Spalttopfkragen
    29
    elektrische Verbindung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4232935 A1 [0002]
    • EP 0210651 A2 [0004]

Claims (20)

  1. Antriebseinheit (10) für ein Rührwerk mit einem Spalttopf (11), auf dem ein Mischkopf (12) mit einem Rührwerkzeug (13) drehbar aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Spalttopf (11) eine Statoreinheit (14) ruhend aufgenommen ist, die den Mischkopf (12) über magnetische Kopplung antriebt.
  2. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ruhende Statoreinheit (14) mit dem drehbaren Mischkopf (12) einen Synchronmotor, insbesondere einen permanenterregten Synchronmotor bildet.
  3. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (14) wenigstens eine Motorwicklung (15) aufweist.
  4. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (14) wenigstens einen Statorkörper (16) aufweist, wobei die wenigstens eine Motorwicklung (15) auf dem wenigstens einen Statorkörper (16) angeordnet, insbesondere aufgewickelt ist.
  5. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkopf (12) in einer Rotationsachse (17) drehbar ist, die sich mittig durch die zumindest eine Statoreinheit (14) erstrecht, wobei entlang der Rotationsachse (17) vorzugsweise ein erster Statorkörper (16) mit wenigstens einer ersten Motorwicklung (15) und vorzugsweise ein zweiter Statorkörper (16) mit wenigstens einer zweiten Motorwicklung (15) angeordnet ist.
  6. Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwicklungen (15) im Stern, vorzugsweise 3-phasig im Stern elektrisch verschaltet sind, wobei auf einem Statorkörper (16) vorzugsweise 2 bis 12, bevorzugt 4 bis 8 und besonders bevorzugt 6 Motorwicklungen (15) angeordnet sind.
  7. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkopf (12) wenigstens einen Permanentmagnet (18) aufweist, der vorzugsweise zur Wechselwirkung mit wenigstens einem durch die Motorwicklung (15) erzeugten um die Rotationsachse (17) drehenden Magnetfeld ausgebildet ist.
  8. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Mischkopf (12) wenigstens ein Lagermagnet (19) und/oder am Spalttopf (11) wenigstens ein Lagermagnet (19) vorgesehen ist.
  9. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lagermagnet (19) am Mischkopf (12) zumindest einem Lagermagneten (19) am Spalttopf (11) zur Bildung eines Magnetpaares gegenüberliegend angeordnet ist.
  10. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Magnetpaar im Kragenbereich (20) und vorzugsweise wenigstens ein Magnetpaar im Bodenbereich (21) des Spalttopfes (11) angeordnet ist.
  11. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebssteuerung (22) vorgesehen ist, insbesondere zur Drehzahlsteuerung und/oder zur Drehmomentsteuerung des Mischkopfes (12).
  12. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkopf (12) auf dem Spalttopf (11) in allen Freiheitsgraden magnetisch gelagert ist.
  13. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetregeleinrichtung (23) zur magnetischen Lagerung des Mischkopfes (12) auf dem Spalttopf (11) vorgesehen ist.
  14. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwicklungen (15) ferner als Richtmagnetwicklungen ausgebildet sind, um eine translatorische und/oder rotatorische Lagerung des Mischkopfes (12) auf dem Spalttopf (11) wenigstens in den Lagerrichtungen quer zur Rotationsachse (17) zu schaffen.
  15. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Magnetlagerwicklung (24) vorgesehen ist, um eine translatorische und/oder rotatorische Lagerung des Mischkopfes (12) auf dem Spalttopf (11) wenigstens in den Lagerrichtungen quer zur Rotationsachse (17) zu schaffen.
  16. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetlagerwicklungen (24) im Stern, vorzugsweise 3-phasig im Stern elektrisch verschaltet sind, wobei die Magnetlagerwicklungen (24) vorzugsweise auf dem Statorkörper (16) und/oder in Zwischenräumen zwischen den Motorwicklungen (15) im Spalttopf (11) angeordnet sind.
  17. Antriebseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens eine Zufuhrleitung (25) zur Zufuhr eines Kühlfluides in den Spalttopf (11) ausweist.
  18. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (25) als Rohrelement (25) ausgebildet ist, das sich entlang der Rotationsachse (17) in die Statoreinheit (14) hinein erstreckt.
  19. Antriebseinheit (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (25) zur mechanischen Aufnahme des wenigstens einen Statorkörpers (16) ausgebildet ist.
  20. Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid in das Rohrelement (25) einspeisbar ist, sodass dieses im Bodenbereich (21) des Spalttopfes (11) aus dem Rohrelement (25) austritt und zur Umspülung der Motorwicklung (15) und vorzugsweise der Magnetlagerwicklung (24) einen mantelförmigen Rückstrom um das Rohrelement (25) bildet, wobei das Kühlfluid vorzugsweise Wasser ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012005640A1 (de) 2012-03-21 2013-09-26 Festo Ag & Co. Kg Mischvorrichtung
DE102016114545A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Hans Heidolph GmbH Rührvorrichtung
EP3505233A1 (de) * 2017-09-11 2019-07-03 Typhoon Group B.V. Vorrichtung zum rühren von flüssigkeiten und flüssigkeitsgemischen
CN112825637A (zh) * 2021-01-06 2021-05-25 广东健地农业科技有限公司 一种用于土壤修复的机械施肥装置
EP4071232A4 (de) * 2019-12-02 2024-04-10 Kim Doo Hyun Bio-reaktionsrührer mit magnetischer kraft

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0210651A2 (de) 1985-08-02 1987-02-04 Inoue Seisakusho (Mfg) Co., Ltd. Vorrichtung zum Agitieren und dergleichen
DE4232935A1 (de) 1992-10-01 1994-04-07 Mavag Verfahrenstechnik Ag Alt Magnetrührwerk

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0210651A2 (de) 1985-08-02 1987-02-04 Inoue Seisakusho (Mfg) Co., Ltd. Vorrichtung zum Agitieren und dergleichen
DE4232935A1 (de) 1992-10-01 1994-04-07 Mavag Verfahrenstechnik Ag Alt Magnetrührwerk

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012005640A1 (de) 2012-03-21 2013-09-26 Festo Ag & Co. Kg Mischvorrichtung
DE102012005640B4 (de) * 2012-03-21 2017-01-26 Festo Ag & Co. Kg Mischvorrichtung
DE102016114545A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Hans Heidolph GmbH Rührvorrichtung
EP3505233A1 (de) * 2017-09-11 2019-07-03 Typhoon Group B.V. Vorrichtung zum rühren von flüssigkeiten und flüssigkeitsgemischen
EP4071232A4 (de) * 2019-12-02 2024-04-10 Kim Doo Hyun Bio-reaktionsrührer mit magnetischer kraft
CN112825637A (zh) * 2021-01-06 2021-05-25 广东健地农业科技有限公司 一种用于土壤修复的机械施肥装置
CN112825637B (zh) * 2021-01-06 2022-04-15 广东健地农业科技有限公司 一种用于土壤修复的机械施肥装置

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