DE1998519U - Magnetisches ruehrwerk. - Google Patents

Description

PAII₁O 631 Hk S.

DR. EULE DR. BERG D1PL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2, H ILBLESTRASSE 20

• Dr. Eule Dr. Borg Dipl.-Iiig. Stopf, 8 MOndion 2, HilblestroBe 20 ·

Anwalts-Akte STr. 17 090

The Wellcome Foundation Limited London / Gross-Britannien

Magnetisches Rührwerk

Ihr Zeichen Unser Zeichen IJI/Kt 17Ö90

Die Erfindung betrifft magnetische Rührwerke, insbesondere magnetische Rührwerke für den Betrieb unter abgedichteten oder leckagefreien Bedingungen.

Rühren und Schütteln von Lösungen und Aufschlämmungen

ggtt}*5M3R ΤΓι-j'jr-c: fAJSfmJUE MigAgi test: BoyeritA* Vimnsiaak München <53100 Posfediedc: Mönchen (S3

ist häufig ein wesentlicher Schritt bei der Aufber«itung von chemischen und biologischen Produkten. Vielt Heretellungsverfahron bringen die Verwendung von sehr schädlichen, biologisch aktiven und gefährlichen Stoffen mit Bioh, wie lebende Viren und Bakterien. Es ist ein ernetes Problem geworden, diese unter hermetisch abgeschlossenen Bedingungen zu halten und leckage zu vermeiden, w©i.öhe die ganze Umgebung verseuchen würde. Wenn ;jedooh Rühr- und Sohüttelwerke in Reaktoranlagen oder Mischgefässen verwendet werden, besteht immer infolge Fehlerhaftigkeit oder Unfall die Gefahr eines Leokschadens über die Kupplungseinrichtung, besonders beim Arbeiten unter Druck.

«i^^ss Profelsias ha.* -man dia Verwendung von •topfbüchsenloaen magnetischen Rührwerken vorgefiohlagen. Obwohl jedoch diese Rührwerke auf dem Prüfetand ziemlich erfolgreich waren, blieben Versuche, diese Rührwerke für größere Gefäße oder für das Arbeiten mit höheren Drehzahlen herzustellen, ohne Erfolg,

Bs hat sich herausgestellt, daß sich stopfbüchsenlose magnetische Rührwerk« "bsi verwendung von vielpoligsn keramiechen Ringmagneten herstellen !aasen, welche bei großen und kleinen Gefäßen angewendet werden können.

So sehafxt als "Bs t^img sis ssgsstisskes HShrwerk, 4sts

an einem Behälter anbringbar ist, mit einer Antriebswelle, an deren einem Ende ein erster vieipoliger keramischer Ringmagnet angeordnet ist. Ein zweiter derartiger Magnet "befindet sioh im wirksamen Magnetfeld des ersten diesem planparallel gegenüber. Er sitzt auf einher Welle, die auf ihrem dem ersten Magneten abgewendeten Ende Rühr~ oder Sshiittslsisriektusgss trägt * Sis beiden Magnet© sisä dua^oh •ine niohtmagnetische Wand getrennt. Diese bildet einen Deckel oder eine Abschlußplatte für das Gefäß und ist in ihrer Lage durch einen Stützrahmen gehalten.

Der Ausdruok "wirksames magnetisches Feld" soll den Saum bezeichnen, innerhalb dessen die magnetischen Felder der beiden Magneten aufeinander einwirken, um die Antriebskraft von der antreibenden auf die angetriebene Welle au i^ertrsgen.

Ferner schafft die Erfindung eine Abdeokungeeinheit, die eine Absöhlußplatte und «inen vieipoiigon keramischen Ringimagneten besitzt, dar auf einer Welle mit einer Rühr-» oder Schüttelvorrichtung befestigt werden kann.

Die Größe der keramischen Ringmagnete liegt in einem Bereich von 0,5 bis 18 cm Durcamesser und hängt von der Größe des Behälters ab, an dem sie angebracht werden. Jedoch auch sei TfsfiSöh ^vlei2ese sst^e gröSsr^ Magnets

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verwendet werden. Der Drehzahlbereloh der Rührwerke kann von 250 U/Min bis 22/u mehr als 2.000 U/Min reichen. Rührwerke gemäß der Erfindung sind besonders brauchVtvr für RührvorgäYige in großen Gefäßen» größer als 5 liter, mit einem Inhalt von <^a. 100 bis 4OO Litern, und zur Homogenisierung in kleinem Maßstab, z.B. in Gefäße\n von selbst TiSiiigsr als etwa. 50 aom Inhalt *

Yielpolige magnetische Ringmagneten haben mindestens 6 bis 8 wechselweise aufeinanderfolgende Pole, die gleichmäßig über die Fläche der Magneten verteilt sind, und besitzen zweckdienlich eine scheibenartige Gestalt, wobei die Höhe kleiner als ihre radiale Srstreckung ist. Die Anzahl der Pole hängt von der Größe des Ringes und von der Größe der zn übertragenden Kraft ab, wobei dieselbe Ausführung der einander zugekehrten beiden Ringe die besten Resultate ergibt. Die abwechselnd entgegengesetzten Pole sollten weiter voneinander entfernt sein als von den auf sie einwirkenden entgegengesetzten Polen auf dem anderen Rotor und müssen genügend Kraft zum ZuaammenkuppeiJi unter den jeweils gegebenen Bedingungen besitzen.

Der Kraftbedarf der Rührwerke, die von der Gestalt und Größe des Rührwerks, der Drehzahl, der Viskosität des Mediums etc. abhängen, kann für eins Anzahl von Bedingungen

recht gut geschätzt werden, und es gehört zum Wissensgebiet der !Fachleute, die in dieser Beschreibung für Ter- j schiedene Betriebsbedingungen dargelegten Erfordernisse j. zu vergrößern bzw„ zu extrapolieren. |

Jeder Ringmagnet ist vorteilhaft auf einer ferromagnetischen,j vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl, bestehenden Stütz- | platte befestigt and ist als ein Rotor ausgebildet. Dieser | ist in geeigneter Weise in einen Stützrahmen so eingebaut, fj daß die Magnete sich nahe an der nichtmagnetischen Wand j, befinden, wobei die Platte bzw. der Deckel zwischen den ' beiden Motoren angeordnet ist, ohne sie zu berühren. Vorteil, ift haben der Ringmagnet und die ötützplatte denselben Durohmesser. Die Art der Magnetisierung der Magnete ist widrtig, wobei die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die Magnetisierung im rechten Winkel zur Ebene des Ringes erfolgt. Die Kombination dieser Art der Magnetisierung mit einer Stützplatte aus nichtrostendem Stahl gibt besonders wirksame Resultate.

In der Abdeckungs-Einheit kann der innere Rotor mehr oder weniger fest an der Deckplatte befestigt werden, wobei er vorzugsweise auch den gesamten Rührmechanismus trägt, während der außenliegende Rotor, z.B. als abnehmbare und tragbare Einheit ausgeführi werden kann, die die Antriebsmittel, wie den Motor, miteinschließt. Sie Einheit kann

für die ' t des Arbeits-vorganges als Zusatzteil zeitweilig an die Oberseite der Deckplatte angesetzt und an ihr befestigt werden. Vorteilhaft besitzt die starke Abschlußplatte bzw. der Deckel eine kreisförmige Ausnehmung zur Verringerung der Wandstärke zwecks Aufnahme des äußeren Rotors oder des ganzen Antriebsaggregates.

Bas Rührwerk uad die Abdeckungs-Einheit gemäß der Erfindung stellen eine vorteilhafte Vereinfachung dar und können leicht demontiert und gereinigt werden. Da sie im Wesentlichen aus nur zwei Teilen bestehen, dem Magnetring und dem Stützrahmen für ihn, fängt der Rotor weniger leicht Schmutz, Bakterien oder Viren-Einschlüsse oder dgl. auf als Rotoren, die aus vielen Einzel-Magneten und deren Aufnahmeeinrichtungen aufgebaut sind. Dies ist auf dem biologischen Arbeitsgebiet lebenswichtig, auf dem ein gesichertes Sterilisieren und Reinlgon unentbehrlich ist und sich nicht zufriedenstellende Verfahren und Geräte verbieten. Da solohe Verfahren bei Anwendung von unter Druck stehendem Dampf immer eine Gefahr für dig unmittelbare Umgebung d&j? Geräte darstellen, umfaeson Geräte und Einheiten gemäß der Erfindung vorteilhaft Deokplatten von ausreichender Stärke, um dem Dampfdruok widerstehen zu können, der für den jeweiligen Zweok für gewöhnlioh empfohlen wird.

Auf einen kleineren Maßstab zugeschnittene Kupplungssysteme

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gemäß der Erfindung können auch in Homogeniaierapparate eingebaut werden, welche "bei der Aufbereitung von biologischen Stoffen oder dgl. verwendet werden. Diese Stoffe enthalten Dämmstoffe oder Anteile von festen Partikeln oder halbflüssige Gemische.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf ^ie beiliegenden Zeichnungen verwiesen, welche bevorzugte Ausführungsformen als Beispiele erläutern.

Figo 1 zeigt einen '-Ceil-Längsschnitt eines Rührwerkes

Iv

gemäß der Erfindung.

Pig. 2 zeigt eine seitliche leilansicht einer Abdeck-

Elnheit mit eingebautem Rührwerk gemäß Erfindung_β

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Homogenisierapparat gemäß der Erfindung.

Mg* 1 und 2 geigen die in einem Rührwerk bzw. in einer Verschluß-Einheit eingebaute Kupplungseinrichtung, die einen inneren Rotor mit einer Welle 1 besitzt. An deren einem Ende befindet sich eine StützplatUe_} auf weioner

ein keramischer Ringmagnet 3 angebracht ist. Die Welle 1

läuft in einem Lager 4·, dessen Gehäuse 4a in einer S1;ütz>

platte 5 eingeschweißt ist, welche mit einer Anzahl von

Stäben 6 an einer Abaehlußplatte bzw. einem Deckel 7 eines Behälters oder Gefäßes aufgehängt ist. Die oberen Enden der Stäbe 6 sind in diesen Deekel 7 eingeschweißt, wobei die Platte 7 aus nichfcmagnet is ehern Material besteht, wie es ein geeigneter rostbeständiger Stahl ist. Der Rand der Abschiußplatte, kann in geeigneter Weise am Oberteil eines Behälters oder Gefäßes hermetisch dicht befestigt werden (Pig. 2, 7a).

Die Welle 1 läuft entweder noch in einem zweiten lager 8, das von einem weiteren Stützrahmen 9 aufgenommen ist, oder endigt vorher und ist dann an seinem Ende 10 (Pig.2) vorzugsweise zum Ankuppeln von abnehmbaren Rühreinrichtungen ausgebildet, -^n Pig. 1 trägt die Yfelle 1 an ihrem unt^i-en Ende ein Flügelrad 11. Die Achaialbewegung der Welle 1 ist durch Büchsen 12 und 13 begrenzt, oder durch eine einaige Büchse 12 (Pig.2). Die Anordnung ist so getroffen, daß der innere Rotor mit dem Abstand des Bruchteiles eines Zolls, etwa 1 bis 2 mm von der Abschlußplatte oder Deckel 7 umlaufen kann, wobei der Deckel in der an den Rotor angrenzenden Pläche in der Stärke auf 2 bis 3 mm reduziert ist.

Auf der anderen Seite der Platte 7 ist ein ähnlich aufgebauter und montierter Rotor 14 mit einem Lager und einem Lagergehäuse 15 und einer äußeren an das lager 15 an-

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stoßenden Begrenzungsbüchse 16. Das lager 15 ist in einem äußeren Stützrahmen 17 (Pig.2) eingebaut oder in einem getrennten abnehmbaren Gehäuse, das auch die Antriebsmittel Ij

i) in oioh aufnimmt, ]j

Der äußere Rotor 14· hat eine welle 18, weiaho &wr f

ρ mit einem Antrieoemittel oder Motor gekuppelt ist, oder ρ an Beisein Bnde 19 für ©ins abnehmbare Kupplung eingesiah- ι tet ist,

Pig. 5 zeigt die Anbringung des antreibenden Magneten an der Stützplatte 21, welche einen Vorsprung 22 aufweist, a«f TT#loh^ii &S2? Magiiöt anfgspaS* »rtd itßhalteii ist« Die Stützplatte endigt zur direkten Ankopplung an den Antriebsmotor in einem hohlen Schaft*

Der angetriebene Magnet 24 ist auf einer magnet!sierbaren rostbeständigen Stahl-Stützplatte 25 mit vorspringender Mittelfläche angebracht. Das Außengehäuse 27 der Kammer ist lit der Dose 28 unter Verwendung des O-Ringes 29 als Dichtung verschraubt. Die Stützplatte für den Magneten ist in ihrer Verlängerung als Welle 30 ausgebildet. Auf ihr sind eine Büchse 31 und ein Stellring 32 angebracht, welcher die Stellur^ des Magneten und der Welle 33 fixiert, an der die Flügel zum Homogenisieren befestigt sind. An den gegenüberliegenden Flächen der Büchse werden Ueoprem-Scheiben 34

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und 35 eingelegt, so daß nach Anschrauben des Gefäeses das Gerät abgedichtet ist. Der Abstand zwischen dem angetriebenen Magneten und dem Gehäuse dee Homogenisierapparates beträgt oa. 1 mm.

Sin £Q Idter-Gefäß das für gewöhnlich einen lö mm starken Deckel besitzt, wurde mit einem Traggestell und einem Rührwerk versehen, wie esi hier unter Bezugnahme auf die Tig. 1 und 2 beschrieben wurde. Die Wandstärke des Deckels wurde in der Fläche gegenüber den beiden Rotoren auf 8,5 mm verringert ι wobei der Abstand der beiden Rotoren zur I¹Iaohe des Deokels auf 1, 6 mm abgestimmt wurde. Die Rotoren besaßen, Stützplatten (10 cm Durchmesser) aus ferritischmarteneitiaohem Stahl ( Iteitisoh Standard 35/61, EH» 56A), wobei auf jedem ein 8-po.liger Magnet Mullard-Magnadur No.2 mit den nachfolgenden Merkmalen angeordnet war»

Allgemeine Eigenschaft	Spezifische Eigenschaft	Symbol	Wert	Dimension
Idagnet.Eluß- diohte oder magnetische Induktion	Remanenz (restliche magnet. Flußdiohte)	Br	3.9	kö
töagnetisohe Feld stärke	Bereohnungswert der Induktion auf der InI magnetisiergs.-Kurve bei (BH)max entspr. dem gegeben Wert von H* bezeichnet mit Ha	Bd	2.0	kG
BH-Produkt	Magnet. Flußdiohte bei Sätti gung	Bsat	14.7	kG
	Koerzltiv-Pelastärks	Ho	2200	Oersted
	Bereohnungswert von H auf der Entmagne- tisierungskurve bei (BK)max entspr* dsm gegebenen Wert von B, bezeichnet mit	Hd	1800	Oersted
	Feldstärke entBpr. ©er Sättigung	Hsat	LO.000	Oersted
(BH)-maximum	iBH)max	3.6	M& Oersted
Spezifisches Gewicht	(T) sp.gr*	4*8	kgf/dm3
Spezifischer Widerstand	a	10.8
Wänr.e-Auf»dehnung :		8.5 j	10"6/° 0 I

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Die Anordnung arbeitete mit einem 4 Zoll-Flügelrad (^~Ί00 mm) bei 650 U/Min in einem im wesentlichen wässerigen gepufferten System bei 370C.

Die keramischen Magnete, die in dem Gerät nach ?ig* 5 verwendet wurden, waren 6-polige kex'amis&he Ringmagnote Mullard-Magnadur ITo. 2 Typ IS.5©26.

Bei einer Drehzahl von 2000 TJ/Win homogenisierte das
Gerät die Milz eines Meerschweinchens in 10 bis 20 Sekunden« Das Gerät kann sum Reinigen und Sterilisieren leicht auseinandergenommen werden.

- 13 Schutzaasprüche

Claims (8)

Schutzansprüche

1. Magnetisches Rührwerk zur Anbringung an einem Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende einer Antriebswelle ein erster vielpoliger keramischer Ringmagnet ange_T bracht ist, während ein zweiter vielpoliger keramischer Ringmagnet im wirksamen magnetischen Feld des ersten diesem gegenüber angeordnet ist und eine Welle besitzt, die sich "vom ersten Magneten erstreckt und eine Einrichtung sum Rühren oder Schütteln trägt, und daß der erste und der zweite keramische Magnet durch gAnß nichtmagnetische Wand voneinander getrennt sind, welche einen Deckel oder eine Abschlußplatte für das Gefäß bildet und durch einen Stützrahmen in ihrer Lage gehalten werden«

2· Magnetisches Rührwerk nach Anspruch 1, ßadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische V/and das §efäß so verschließt, daß der .weite vielpolige Ringmagnet, die angetriebene Welle und die Mittel zum Rühren oder Schuttein sich in ei^er abgedichteten Kammer befinden.

3. Magnetisches Ruhrwerk naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide vielpoligen keramiecnen Ringmagnete auf einer ferromagnetisch©« Stützplatte angebracht sind.

4* Magnetisches Rührwerk naoh einem dt/r Anmyrüohe 1 bii3 3,

W 41 8o7/12e Gbm P.A. 5 ί 3 H Ö 4 ^ν£3. O- Uu

dadurch gekenuseichnet, daß ein oder beide vielpoligen

keramischen Ringmagnete rechtwinklig zur Ebene des Ringes

magnetisiert sind und an einer magnetisierbar en £>tützplatte von demselben Uurchmesser aus rostfreiem ötahl befestigt sind.

5· Magnetisches Rührwerk nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß die Durchmesser der keramischen Ringmagnete ö,

5 Bis 18 em betragen.

6. Abdeckungseinheit zum Verschließen eines Gefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß es einen ueckel oder eine Ab— schlußplatte und einen vielpoligen keramischen xiingmagneten mit einer Einrichtung zu siner Befestigung auf einer ^eIIe aufweist, welche eine Rühr- oder S chüttel einrichtung trägt, wobei der l'eckel oder die Abschlußplatte in Bezug auf den Magneten durch einen Stützrahmen in angrenzender Lage gehalten wird.

7· Abdeckungrseinheit nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß sie das Gefäß abdichten kann.

8. Abdeckungseinheit nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Welle aufweist, welche eine daran befestigte Rühr- oder Schütteleinr^chtung trägt.

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