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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Mischtechnik, wie sie beispielsweise
zum Mischen von Lebensmittelprodukten, Pharmazeutika und chemischen
Produkten benötigt
wird. Insbesondere bezieht sie sich auf Mischer, die magnetisch durch
die Wand eines Mischgefäßes hindurch
gekuppelt sind, sodass keine Dichtung in der Gehäusewand erforderlich ist, um
Kraft auf den Mischer zu übertragen.
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Hintergrund der Erfindung
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Viele
Produktionsprozesse erfordern das Mischen von Flüssigkeiten in einem ultrareinen
Vorgang. Solche Produktionsprozesse können das Mischen von Produkten,
wie beispielsweise Pharmazeutika, Lebensmitteln oder Chemikalien
einschließen.
Einige derselben verlangen eine aseptische Verarbeitung. Der Ausdruck „ultrarein", wie er hier verwendet
wird, bezieht sich allgemein auf besonders strenge Forderungen an
den Grad von Verunreinigungen, der in solchen Prozessen akzeptabel
ist.
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Die
Kontamination in Mischprozessen kann von mehreren Quellen stammen.
Unter diesen sind es die Mischeinrichtung selbst und die Reinigungsvorgänge, die
während
der Verwendung einer solchen Einrichtung immer erforderlich sind.
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Eine
Kontaminationsquelle stammt von den Dichtungen, die erforderlich
sind, um ein Teil der Einrichtung, die in das Mischgefäß eindringen
muss, abzudichten. Dichtungen können
beispielsweise um eine Antriebsdrehwelle erforderlich sein, die
einen Mischer im Gefäß antreibt.
Aus diesen und anderen Gründen
ist die Vermeidung solcher Dichtungen in hohem Maße erwünscht. Ein
im
US-Patent 4 993 841 (Lofgren
et al.) beschriebener Mischer ist ein Beispiel eines Mischers, der
die Dichtung durch die Verwendung einer magnetischen Kupplung des
Drehantriebs im Mischer beseitigt. Andere Mischersysteme, die eine
magnetische Kupplung zur Beseitigung solcher Dichtungen verwenden,
sind in den folgenden
US-Patenten beschrieben:
4 209 295 (Rains et al.);
5 779
359 (Gambrill et al.);
5
758 965 (Gambrill et al.);
6
568 844 (Arthun et al.) und
6
854 877 (Hoobyar et al.).
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Eine
andere Kontaminationsquelle ist die Relativbewegung von Lagerflächen gegeneinander. Dieses
gilt besonders, wenn die Lagerflächen
nicht von Flüssigkeit
zur Schmierung der Lagerflächen umgeben
sind. Wenn ein Mischgefäß von dem
zu mischenden Produkt nahezu entleert ist (das Mischen findet typischerweise
statt, während
das Produkt aus dem Mischgefäß in andere
Behälter übertragen wird),
laufen die Lagerflächen
innerhalb des Mischers „trocken". Während dieser
Betriebsperiode werden leichter Abriebpartikel erzeugt und finden dann
ihren Weg in das Produkt, entweder in der laufenden Produktcharge
oder in einer nachfolgenden Charge.
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Das
Reinigen des Mischgefäßes und
anderer Einrichtungen ist ebenfalls eine Kontaminationsquelle. Produkt,
das möglicherweise
verunreinigen kann, kann in Bereichen eingeschlossen werden, die während des
Reinigungsvorganges schlecht zu erreichen sind. Es ist daher wünschenswert,
wenn man in der Lage wäre,
alle Bereiche innerhalb eines Ausrüstungsteils mit dem verwendeten
Reinigungsfluid zu erreichen. Eine Sterilisierung als Teil des Reinigungsvorgangs
erfordert zudem Ausrüstung,
die hohen Temperaturen widersteht.
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Die
vorhanden magnetisch gekuppelten Mischer beseitigen zwar das Durchdringen
des Mischgefäßes mit
einer Antriebswelle, erzeugen jedoch noch immer Verunreinigungen,
die durch trockenen Lagerkontakt hervorgerufen werden, und wegen
eines solchen Lagerkontaktes enthalten sie auch Bereiche innerhalb
des Mischers, die schwierig zu reinigen sind.
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Es
ist auch erwünscht,
das solche Mischer auch in der Lage sind, ein hohes Maß an mechanischer
Drehenergie in das gemischte Fluid zu übertragen. Unter solchen Bedingungen
können
die fluid-dynamischen Kräfte
auf das Mischelement sowohl groß sein
als auch sich schnell ändern
wegen Variablen, wie hoher Flüssigkeitsviskosität, hoher
Mischraten und Turbulenz. Unter solchen Bedingungen ist es notwendig,
dass das Mischelement von den Lagern innerhalb des Mischers gut
abgestützt
ist und dass die Stärke
der magnetischen Kupplung groß genug ist,
um die erforderlichen Antriebskräfte
zu übertragen,
insbesondere während
Perioden hoher Beschleunigung.
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Aufgaben der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen magnetisch gekuppelten
Mischer für
Flüssigkeiten anzugeben,
der die Probleme und Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Ein
weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen magnetisch gekuppelten
Flüssigkeitsmischer
anzugeben, der die Kontamination der Flüssigkeit beseitigt.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen magnetisch gekuppelten
Flüssigkeitsmischer anzugeben,
der eine Abnutzung des Drucklagers beseitigt, wenn das Drucklager
nicht in die gemischte Flüssigkeit
eintaucht.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen magnetisch gekuppelten
Flüssigkeitsmischer anzugeben,
in dem der angetriebene Teil des Mischers gut abgestützt ist,
wenn der angetriebene Teil durch die fluid-dynamischen Kräfte von
der gemischten Flüssigkeit
beaufschlagt wird.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen magnetisch gekuppelten
Flüssigkeitsmischer anzugeben,
der es ermöglicht,
den Mischer vollständig
zu reinigen, während
er in dem Mischgefäß betrieben
wird, in dem der Mischer angebracht ist.
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Eine
noch weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen magnetisch gekuppelten
Flüssigkeitsmischer
anzugeben, der es Flüssigkeit
erlaubt, durch alle Bereiche des Mischers zu strömen, um das Reinigen zu erleichtern.
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Eine
noch weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen magnetisch gekuppelten
Flüssigkeitsmischer
anzugeben, der hohen Temperaturbedingungen der für den Mischer erforderlichen
Reinigungszyklen widerstehen kann.
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Diese
und andere Aufgaben der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen hervor.
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Übersicht über die Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die oben genannten Probleme und Nachteile und löst die Aufgaben der Erfindung.
Die Erfindung ist ein verbesserter magnetisch gekuppelter Mischer
für Flüssigkeiten.
Ein besonders Merkmal ist es, dass die vorliegende Erfindung einen
Mischer angibt, der Lagerabrieb und daher eine Kontamination der
gemischten Flüssigkeit
praktisch beseitigt, während
er eine gute Lagerung für
den drehangetriebenen Teil des Mischers ergibt, wenn der angetriebene
Teil die fluid-dynamischen Kräfte
erfährt,
die durch das Mischen viskoser Flüssigkeiten bei höheren Drehgeschwindigkeiten
hervorrufen.
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Der
Mischer für
Flüssigkeiten
ist ein magnetisch gekuppelter Mischer des Typs, der enthält: (a) eine
Antriebskonsole, die an einem Mischgefäß befestigt ist und sich in
dieses hinein erstreckt, (b) eine äußere erste Magnetgruppe benachbart
der Antriebskonsole (c) einen Wellenzapfen, der sich von der Antriebskonsole
in das Gefäß erstreckt
und eine erste Drucklagerfläche
hat, (d) einen angetriebenen Teil, der auf dem Wellenzapfen drehbar
montiert ist und eine zweite Drucklagerfläche und eine zweite Magnetgruppe
hat. Die Verbesserung enthält
das Positionieren der ersten und zweiten Magnetgruppen in Bezug
aufeinander im Mischer derart, dass die ersten und zweiten Drucklagerflächen wenigstens
bei Abwesenheit von fluid-dynamischen Druckkräften auf den angetriebenen
Teil oberhalb eines Schwellenwertes einen Abstand voneinander haben.
Mit anderen Worten, wenn die Druckkräfte auf den angetriebenen Teil
des Mischers unter der Magnetkraft parallel zur Achse des Wellenzapfens
sind, um den der angetriebene Teil dreht, wird der angetriebene
Teil magnetisch in einer solchen Position gehalten, dass die ersten
und zweiten Drucklagerflächen
miteinander nicht in Berührung
sind.
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In
hoch bevorzugten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Mischers
sind die ersten und zweiten Magnetgruppen in Bezug zueinander derart
angeordnet, dass die ersten und zweiten Drucklagerflächen einander
berühren,
wenn die oben beschriebenen fluiddynamischen Druckkräfte auf den
angetriebenen Teil einwirken. Unter solchen Kräften, d.h., wenn die fluid-dynamischen
Kräfte
auf den angetriebenen Teil größer als
die Magnetkraft parallel zur Achse des Wellenzapfens sind, bietet
der Kontakt zwischen den ersten und zweiten Drucklagerflächen eine
ausreichende Abstützung
für den
angetriebenen Teil, der einer Vielzahl von Kräften sowohl von den magnetisch
gekuppelten Antriebskräften
als auch von den fluid-dynamischen Kräften von der gemischten Flüssigkeit
unterliegt.
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In
gewissen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Mischers
beträgt
der Abstand zwischen den ersten und zweiten Drucklagerflächen zwischen
0,005 und 0,040 Zoll.
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In
einigen Ausführungsformen
der Erfindung enthält
der angetriebene Teil mehrere radial montierte Mischflügel. In
manchen dieser Ausführungsformen
sind diese Mischflügel
gebogen. in manchen Ausführungsformen
enthält
der angetriebene Teil auch vier oder ein mehr faches an Mischflügeln. Insbesondere
enthalten einige Ausführungsformen
acht Mischflügel.
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In
gewissen Ausführungsformen
der Erfindung sind einige der Mischflügel lange Flügel und
einige sind kurze Flügel.
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In
hoch bevorzugten Ausführungsformen enthält der angetriebene
Teil weiterhin ein Hülsenlager
mit einem Ende, das die zweite Drucklagerfläche bildet, und das Hülsenlager
umgibt einen Teil des Wellenzapfens mit einem Spalt dazwischen.
In solchen Ausführungsformen
strömt
einiges der Flüssigkeit
durch den Spalt und zwischen die ersten und zweiten Drucklagerflächen. In
einigen dieser Ausführungsformen
ist der Spalt 0,001 bis 0,003 Zoll breit.
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In
anderen hoch bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Mischers
enthält
der angetriebene Teil weiterhin einen mittleren Zylinder innerhalb
dessen das Hülsenlager
montiert ist und einen äußeren Zylinder,
in dem die zweite Magnetgruppe montiert ist. Die zwei Zylinder bilden
eine ringförmige Öffnung zwischen
sich, wodurch es Flüssigkeit ermöglicht wird,
durch die ringförmige Öffnung und zwischen
dem angetriebenen Teil und der Lagerkonsole zu strömen.
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In
gewissen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Mischers
ist die zweite Magnetgruppe in dem angetriebenen Teil mit Hochtemperatur-Epoxyharz
befestigt.
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Es
ist anzumerken, dass der Ausdruck „Flüssigkeit", wie er hier verwendet wird, alle Arten
von Fluiden umfasst, die auf die verschiedenste Weise zu mischen
sind, einschließlich,
jedoch nicht beschränkt auf
das Bewegen, Umrühren,
Zerschneiden, Suspendieren, Homogenisieren, Scheren, Dispergieren und
Durchlüften.
Der Andruck „Flüssigkeit", wie er hier verwendet
wird, erfasst auch Flüssigkeiten,
die Feststoffpartikel enthalten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Teildarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischers,
gezeigt als Seitenansicht. Gewisse Elemente des Mischers sind aus
der Zeichnung zur Klarheit weggelassen worden und Teile der schematischen
Ansicht sind geschnitten dargestellt.
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht ohne Hintergrund und zeigt
die relativen Positionen der ersten und zweiten Magnetgruppen des Mischers
von 1.
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3A ist
eine Vergrößerung eines
Teils des Mischers von 1 (wie in 1 angegeben),
wobei die ersten und zweiten Drucklagerflächen in voneinander beabstandeten
Positionen gezeigt sind.
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3B ist
eine Vergrößerung desselben Teils
des Mischers von 1, wobei die ersten und zweiten
Drucklagerflächen
miteinander in Berührung dargestellt
sind.
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4A ist
eine perspektivische Zeichnung einer Ausführungsform des angetriebenen
Teils des Mischers von 1.
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4B ist
eine Draufsicht auf den angetriebenen Teil von 4A.
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4C ist
eine geschnittene Ansicht des angetriebenen Teils von 4A von
unten ohne Hintergrund.
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4D ist
eine schematische Seitenansicht des angetriebenen Abschnitts von 4A.
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht ohne Hintergrund, die die
zweite Magnetgruppe zeigt, die in dem angetriebenen Abschnitt des Mischers
von 1 befestigt ist.
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6 umfasst
Seiten- und Stirnansichten des Mischerelements, das die erste Magnetgruppe des
Mischers von 1 enthält.
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Detaillierte Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
eine Ausführungsform
eines magnetisch gekuppelten Flüssigkeitsmischers 10.
Die 1 bis 6 sind der magnetisch gekuppelte Flüssigkeitsmischer 10 und
seine zahlreichen Elemente großteils
in stark schematischer Weise gezeigt. In 1 sind beispielsweise
gewisse Elemente, wie die Drehantriebsquelle zum Betreiben des Mischers 10 über eine
Antriebswelle 8 und die Mischelemente (zum Beispiel Flügel), die
an einem angetriebenen Teil 12 des Mischers 10 angebracht
sind, aus der Zeichnung weggelassen worden, um die Beschreibung
der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen. Sowohl die Drehantriebsquelle
als auch die Form der Mischelemente können beträchtlich variieren. Beispielsweise
kann die Drehantriebsquelle ein Elektromotor, ein Druckluftmotor,
ein Hydraulikmotor oder jede andere geeignete Drehantriebsquelle
sein. Die Mischelemente können
beispielsweise Radflügel der
in den 4A bis 4D gezeigten
Art oder irgendwelche anderen geeigneten Elemente sein, wie beispielsweise
solche mit scharfen Kanten zum Scheren des zu mischenden Fluides.
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Bezug
nehmend wieder auf 1 ist der Mischer 10 in
einem Mischgefäß 2 durch
eine Antriebskonsole 4 befestigt, von der sich ein Teil
in das Gefäß 2 hinein
erstreckt. Beispielsweise kann die Antriebskonsole 4 in
eine Öffnung
des Gefäßes 2 eingeschweißt sein,
wie in 1 dargestellt. Die Drehantriebsquelle (nicht gezeigt)
betreibt den Mischer 10 über die Antriebsquelle 8,
die an einer Antriebsnabe 6 befestigt ist. Die Antriebsnabe 6 hat
eine erste Magnetgruppe 26, die mehrere Magnete aufweist,
die in den Zeichnungen ebenfalls mit den Bezugszeichen 26 versehen
sind.
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An
der Antriebskonsole 4 ist ein Wellenzapfen 16 befestigt.
Ein Wellenzapfenlager 20 ist an dem Wellenzapfen 16 angebracht,
um eine geeignete last-aufnehmende Oberfläche 20S und eine erste Drucklagerfläche 20T (siehe 3A und 3B)
für die
Drehbewegung des angetriebenen Teils 12 zu bilden. (Nachfolgend
wird der angetriebene Teil 12 als eine Flügelradnabe
zum Beispiel als Nabe 12 bezeichnet, was für die hier
beschriebene spezielle Ausführungsform
geeignet ist.) Das Wellenzapfenlager 20 hat auch eine zweite
Drucklagerfläche 20T, deren
Funktion im Detail später
unter Heranziehung der 3A und 3B erläutert wird.
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An
der Nabe 12 sind mehrere Elemente befestigt, einschließlich eines
Nabenlagers 18 und einer zweiten Magnetgruppe 14.
Die Lager 18 und 20 bestehen vorzugsweise aus
einer Carbidverbindung, wie beispielsweise Wolframcarbid oder Siliziumcarbid,
die hervorragende Abnutzungs- und chemische Eigenschaften haben,
die für
die meisten Anwendungen des Mischers 10 geeignet sind.
Andere Lagermaterialien können
ebenfalls verwendet werden, wenn sie für andere Anwendungen notwendig
sind. Die Lager 18 und 20 können an dem Wellenzapfen 16 beziehungsweise
an der Nabe 12 unter Verwendung eines Hochtemperatur-Epoxyharzes
befestigt sein, wie beispielsweise das FDA-geprüfte EPO-TEK 353ND, das von
Epoxy Techology, Inc., 14 Fortune Drive, Billerica, MA,
01821-3972, hergestellt wird, oder mittels irgendeines anderen geeigneten
Klebstoffs.
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Die
Antriebsnabe 6 ist im Mischer 10 benachbart der
Lagerkonsole 4 angebracht, sodass die magnetischen Kräfte zwischen
der ersten Magnetgruppe 26 und der zweiten Magnetgruppe 14 (in
der Nabe 12) die Nabe 12 auf dem Wellenzapfen 16 mit einem
Zwischenraum S (siehe 3A) zwischen der ersten Drucklagerfläche 20T und
der zweiten Drucklagerfläche 18T positionieren. 2 zeigt
schematisch die Positionierung, gesehen von der Oberseite oder der
Unterseite des Mischers 10. Die ersten und zweiten Magnetgruppen 26 und 14 enthalten
jeweils eine gerade Anzahl an Permanentmagneten (die individuell
ebenfalls durch die Gruppenbezugszeichen gekennzeichnet sind). Innerhalb
jeder Gruppe ist die gleiche Anzahl von Einzelmagneten in gleichmäßigen Umfangsabständen kreisförmig angeordnet,
wobei ihre Magnetfelder alternieren Nord nach Süd und Süd nach Nord in radialer Richtung
ausgerichtet sind, wie in 2 dargestellt
ist. Die Narbe 12 wird dann durch die magnetischen Feldkräfte in der
Ebenen von 2 so positioniert, wie in 2 gezeigt,
und senkrecht zur Ebene der 2 längs der
Achse des Wellenzapfens 16 positioniert wie in 1 gezeigt.
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Die
einzelnen Magnete in den ersten und zweiten Magnetgruppen 26 und 14 sind
vorzugsweise Seltenerdmagnete. Solche Magnete liefern besonders
große
Magnetkräfte,
die für
die Antriebsnabe 6 und die Nabe 12 unter großen Mischlasten
und bei höheren
Beschleunigungen erwünscht
sind. Geeignete Seltenerdmagnete können bei Arnold Magnetic Technologies,
770 Linder Avenue, Rochester, NY 14625 erhalten werden.
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Die 3A und 3B sind
Vergrößerungen
des Bereiches E in 1 und zeigen die relativen Positionen
der Lager 18 und 20. Wenn der Mischer 10 nicht
in Betrieb (oder schwach belastet) ist, dann ist die Nabe 12 so
positioniert, dass ein Zwischenraum S zwischen den Flächen 18T und 20T vorhanden
ist wie in 3A gezeigt. Der Zwischenraum
S liegt vorzugsweise zwischen 0,005 und 0,040 Zoll. Wenn die Nabe 12 in
einer Flüssigkeit
drehangetrieben wird, wirken fluid-dynamische Kräfte durch das Fluid auf die
Nabe 12 ein. Einige dieser Kräfte sind Druckkräfte in der
Richtung der Achse des Wellenzapfens 16 und drücken die
Nabe 12 auf den Wellenzapfen 16 weiter nach unten.
Die Größe dieser Druckkräfte hängt von
mehreren Variablen ab, wie beispielsweise der Viskosität der gemischten
Flüssigkeit,
der Drehgeschwindigkeit und der Beschleunigung der Nabe 12 und
von der Größe der Turbulenz in
der Flüssigkeit.
Die magnetischen Feldkräfte
zwischen den ersten und zweiten Magnetgruppen 26 und 14 sind
derart, dass eine Komponente der Magnetkräfte den fluid-dynamischen Druckkräften entgegengerichtet
ist. Eine fluid-dynamische Schwellendruckkraft ist als jene definiert,
die die magnetischen Kräfte
gerade ausreichend überwindet,
um die Nabe 12 nach unten zu drücken, um den Zwischenraum S vollständig zu
schließen,
wie in 3B dargestellt ist, in der dieser
geschlossene Zwischenraum durch das Symbol S' dargestellt ist.
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Die
Funktion des Zwischenraum S besteht darin, den Betrieb des Mischers 10 bei
unter dem Schwellenwert liegenden Kräften so zu ermöglichen dass
(1) keine Abriebpartikel eines Kontaktes zwischen den ersten und
zweiten Drucklagerflächen 20T und 18T erzeugt
werden, und (2) Flüssigkeit
durch den Zwischenraum S strömen
kann, um einen Flüssigkeitsstau
in dem Bereich um den Zwischenraum S zu vermeiden und eine Reinigung
dieses Bereichs zu ermöglichen,
wenn das Gefäß 2 und
der Mischer 10 gereinigt werden. Insbesondere wird der
Abrieb zwischen den Lagerfächen
verschlimmert, wenn der Mischer 10 ohne Anwesenheit von
Flüssigkeit
betrieben wird. Dieses kann auftreten, wenn der Pegel des flüssigen Produkts
im Gefäß 2 unter
die Höhenlage der
Drucklagerflächen
fällt oder
wenn das Gefäß 2 gereinigt
wird. Da die im Gefäß 2 gemischten
Produkte häufig
sehr wertvoll sind, ist es zwingend, dass das Gefäß 2 vollständig entleert
werden kann, um sämtliches
Produkt auszunutzen. Dieser Entleerungsvorgang hat daher oft zur
Folge, dass der Mischer 10 in einem solchen „trockenen" Zustand betrieben
wird. Auf die gleiche Weise arbeitet während wenigstens eines Teils
des Gefäßreinigungsvorgangs
der Mischer 10 in einem „trockenen" Zustand. Der Zwischenraum S der vorliegenden
Erfindung verhindert, dass in einem solchen „trockenen" Zustand Abriebpartikel erzeugt werden.
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Weiterhin
ist es die Funktion des Zwischenraums S, dass wenn die Fluid-dynamischen
Druckkräfte über den
Schwellenwert ansteigen, der Zwischenraum S vollständig geschlossen
wird, wie in 3B durch S' dargestellt ist, wodurch eine stabile Drucklagerabstützung für die Narbe 12 unter
Betriebsbedingungen geschaffen wird, während welcher es höchst erwünscht ist,
dass eine solche Stabilität
herrscht.
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Wieder
Bezug nehmend auf 3A haben das Nabenlager 18 und
das Hülsenlager 20 Lagerflächen 18S beziehungsweise 20S.
Die Lagerflächen 18S und 20S bilden
eine Abstützung
für die
Nabe 12 gegen die Nicht-Druck-Lasten auf die Narbe 12.
Die Lager 18 und 20 sind vorzugsweise derart bemessen,
dass ein Spalt G zwischen den Lagerflächen 18S und 20S herrscht.
Der Spalt G liegt vorzugsweise zwischen 0,001 und 0,003 Zoll. Die
Funktion des Spaltes G ist es, die Taumelbewegung der Nabe 12 zu
minimieren, dabei aber eine Strömung
von Flüssigkeit
durch den Spalt G zu ermöglichen,
um (1) einen Flüssigkeitsstau im
Bereich des Spaltes G zu vermeiden und (2) eine Reinigung des Bereich
des Spaltes G zu ermöglichen.
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Die
kombinierten Funktionen von Zwischenraum S und Spalt G ermöglichen
es, einen stabilen ultrareinen Betrieb des Mischers 10 in
Flüssigkeiten, die
ein ultrareines Mischen erfordern. Sowohl Abriebpartikel als auch
eine ungeeignete Reinigung sind Kontaminationsquellen, die vom Mischen
von Produkten wie Pharmazeutika und gewissen Lebensmitteln ferngehalten
werden sollen.
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4A bis 4D zeigen
eine Ausführungsform
des angetriebenen Teils 12 des Mischers 10. 4A ist
eine perspektivische Ansicht der Nabe 12. Die Nabe 12 hat
vier lange Flügel 50 und
vier kurze Flügel 52.
In dieser Ausführungsform
sind die Flügel 50 und 52 gebogen,
um eine gewünschte
Mischströmung
im Gefäß zu erzeugen.
Die Nabe 12 wird in 4A in
Uhrzeigerrichtung drehangetrieben. Der Mittenabschnitt 56 der
Nabe 12 ist offen, damit Flüssigkeit den Spalt G und den
Zwischenraum S leicht erreichen kann. Der Mittenabschnitt 12 ist
eine ringförmige Öffnung zwischen
einem zentralen Zylinder 60, in dem das Lager 18 befestigt
ist, und einem äußeren Zylinder 58,
in dem die zweite Magnetgruppe 14 befestigt ist (siehe
auch die 1 und 5). Der zentrale
Zylinder 60 und der äußere Zylinder 58 werden
in diesem gegenseitigen Abstand durch vier stegförmige Speichen 64 gehalten,
wie in der Ansicht von unten in 4C gezeigt
ist.
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Die 4B bis 4D bieten
eine weitere Darstellung der Ausführungsform der Nabe 12 der 4A in
Ansicht von oben (4B) von unten (4C)
und von der Seite (4D). 4C ist
eine Querschnittsansicht der Unterseite. Es ist anzumerken, dass
der Zweck von 4D hauptsächlich ist, die gebogene Gestalt
der langen Flügel 50 zu
zeigen.
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5 zeigt
schematisch, wie die zweite Magnetgruppe 14 in der Nabe 12 befestigt
sein kann. 5 zeigt nur die Elemente der
Nabe 12, die sich auf dieses Sichern der zweiten Magnetgruppe 14 beziehen;
der äußere Zylinder 58 der
Nabe 12 ist der Teil der Nabe 12, in der die zweite
Magnetgruppe 14 befestigt ist. Ein Haltering 32 ist
zwischen Nabenwänden 40 und 42 angebracht
(auch in 1 gezeigt). Der Ring 32,
der aus unlegiertem Stahl besteht, dient dazu, beim Zusammenbau
die Magnete 14 am Platz zu halten und einen magnetischen
Flussweg niedriger Reluktanz für
die zweite Magnetgruppe 14 zu schaffen. Ein Hochtemperatur-Epoxyharz 34 ist um
die zweite Magnetgruppe 14 gegossen, und wenn es ausgehärtet ist,
hält das
Epoxyharz die zweite Magnetgruppe am Platz. Das Hochtempe ratur-Epoxyharz 34 kann
jedes geeignete Epoxyharz sein, wie beispielsweise der Magnetklebstoff
Duralco NM25, der von Cotronics Corporation, 3379 Shore Parkway, Brooklyn,
NY, 11235 hergestellt wird. Die zweite Magnetgruppe 14 wird
dann vollständig
innerhalb des äußeren Zylinders 58 der
Nabe 12 eingeschlossen in dem der Ring 32 an den
Wänden 42 und 44 angebracht
wird. Alle äußeren Teile
der Nabe 12 sowie jene der Antriebskonsole 4 bestehen
vorzugsweise aus Edelstahl, können
jedoch aus jedem geeignetem Material bestehen, je nach Anwendung
des Mischers 10.
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6 zeigt,
wie die erste Magnetgruppe 26 in der Antriebsnabe 6 befestigt
werden kann. Die erste Magnetgruppe 26 wird in ähnlicher
Weise wie die zweite Magnetgruppe 14 am Platz gehalten.
Eine Halteform 36 ist so gestaltet, dass die einzelnen
Magnete der ersten Magnetgruppe 26 während des Zusammenbaus am Platz
positioniert werden. Die Form 36, die aus unlegiertem Stahl
besteht, liefert auch einen magnetischen Flussweg niedriger Reluktanz
für die
erste Magnetgruppe 26. Hochtemperatur-Epoxyharz 38 wird
um die erste Magnetgruppe 26 gegossen. Wenn das Epoxyharz 38 aushärtet, hält es die erste
Magnetgruppe 26 innerhalb der Antriebsnabe 6 am
Platz. Das Epoxyharz 38 kann dasselbe Produkt sein, wie
es verwendet wird, um die zweite Magnetgruppe 14 in der
Nabe 12 zu befestigen.
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Während die
Prinzipien dieser Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsformen beschrieben
sind, sollte doch klar verstanden werden, dass diese Beschreibung
nur beispielhaft gegeben worden ist und nicht dazu dienen soll den
Umfang der Erfindung einzuschränken.
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Zusammenfassung
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In
einem magnetisch gekuppeltem Flüssigkeitsmischer
des Typs, der aufweist: eine Antriebskonsole, die an einem Mischgefäß befestigt
ist und sich in dieses erstreckt, eine äußere erste Magnetgruppe benachbart
der Antriebskonsole, einen Wellenzapfen, der sich von der Antriebskonsole
in das Gefäß hineinerstreckt
und eine erste Drucklagerfläche
hat, und einen angetriebenen Teil, der auf dem Wellenzapfen drehbar
gelagert ist und eine zweite Drucklagerfläche und eine zweite Magnetgruppe
hat, umfasst die Verbesserung, dass die ersten und zweiten Gruppen
in Bezug zueinander derart positioniert sind, dass die ersten und
zweiten Drucklagerflächen einen
Abstand wenigstens bei Abwesenheit von fluid-dynamischen Druckkräften auf
den angetriebenen Teil oberhalb eines Schwellenwertes haben.