DE202017103837U1 - Stirring device, in particular overhead stirrer - Google Patents
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Abstract
Rührvorrichtung, insbesondere Überkopf-Rührer, mit einer Antriebseinheit (13) und einem zum Eintauchen in ein zu rührendes Medium vorgesehenen Rührwerkzeug (17), das an die Antriebseinheit (13) koppelbar und von der Antriebseinheit (13) drehbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerkzeug (17) eine Einrichtung (27) zum Heizen und/oder Kühlen des Rührwerkzeugs (17) umfasst.Stirring device, in particular overhead stirrer, with a drive unit (13) and a stirring tool (17) for immersion in a medium to be stirred, which can be coupled to the drive unit (13) and driven rotatably by the drive unit (13), characterized in that the stirring tool (17) comprises a device (27) for heating and / or cooling the stirring tool (17).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung, speziell einen Laborrührer, insbesondere einen Überkopf-Rührer, speziell einen Überkopf-Laborrührer, mit einer Antriebseinheit und einem zum Eintauchen in ein zu rührendes Medium vorgesehenen Rührwerkzeug, das an die Antriebseinheit koppelbar und von der Antriebseinheit drehbar antreibbar ist.The present invention relates to a stirring device, especially a laboratory stirrer, in particular an overhead stirrer, especially an overhead laboratory stirrer, with a drive unit and an intended for immersion in a medium to be stirred agitator, which is coupled to the drive unit and rotatably driven by the drive unit ,
Laborrührer werden dazu eingesetzt, um ein in einem Behälter befindliches Medium zu rühren. Der Rührvorgang dient insbesondere dazu, eine gleichmäßige Stoffverteilung zu erzielen. Beispielsweise können feste Stoffe in Flüssigkeiten gelöst oder unterschiedliche Flüssigkeiten miteinander vermischt werden. Häufig wird hierzu ein sogenannter Überkopf-Rührer verwendet, bei dem die Antriebseinheit oberhalb des Behälters angeordnet ist und sich das Rührwerkzeug vertikal nach unten erstreckt.Laboratory stirrers are used to stir a medium in a container. The stirring process serves, in particular, to achieve a uniform material distribution. For example, solids can be dissolved in liquids or different liquids mixed together. Frequently, a so-called overhead stirrer is used for this purpose, in which the drive unit is arranged above the container and the stirring tool extends vertically downwards.
Um das in dem Behälter befindliche Medium zu heizen, wie es in manchen Fällen vorteilhaft oder erforderlich ist, wird der Behälter auf eine Heizplatte gestellt. Allerdings geht hierbei ein nicht unerheblicher Teil der Heizleistung der Heizplatte durch Wärmeabgabe an die Umgebung verloren.In order to heat the medium in the container, as it is advantageous or necessary in some cases, the container is placed on a hot plate. However, this is a significant part of the heating power of the hotplate lost by heat loss to the environment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rührvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine energieeffizientere Möglichkeit bietet, eine Temperaturänderung des in dem Behälter befindlichen Mediums herbeizuführen. The invention has for its object to provide a stirring device of the type mentioned above, which provides a more energy efficient way to bring about a change in temperature of the medium in the container.
Diese Aufgabe wird durch eine Rührvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass das Rührwerkzeug eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des Rührwerkzeugs umfasst.This object is achieved by a stirring device having the features of claim 1, and in particular by the fact that the stirring tool comprises a device for heating and / or cooling of the stirring tool.
Erfindungsgemäß wird nicht ein separates Bauteil zum Heizen und/oder Kühlen des Rührwerkzeugs eingesetzt, sondern das Rührwerkzeug selbst ist mit einer entsprechenden Einrichtung versehen. Insbesondere kann auf eine Heizplatte, insbesondere einen separaten Magnetrührer mit Heizplatte, verzichtet werden, wodurch sich auch Kostenvorteile ergeben. Insbesondere ist ein Heizen und/oder Kühlen ohne großen Aufwand möglich. Dadurch, dass die Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen direkt in das zu rührende Medium eintaucht, kann Wärme direkt in das Medium eingetragen und/oder dem Medium entzogen werden. Das zu rührende Medium kann daher auf besonders energieeffiziente Weise erwärmt und/oder gekühlt werden. Darüber hinaus kann mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung eine Temperaturänderung schneller herbeigeführt werden. Insbesondere ist eine Steuerung, insbesondere Regelung, der Temperatur des Mediums weniger träge, als es aus dem Stand der Technik bekannt ist.According to the invention, a separate component for heating and / or cooling the stirring tool is not used, but the stirring tool itself is provided with a corresponding device. In particular, can be dispensed with a hot plate, in particular a separate magnetic stirrer with hot plate, which also results in cost advantages. In particular, heating and / or cooling is possible without much effort. Because the device for heating and / or cooling dips directly into the medium to be stirred, heat can be introduced directly into the medium and / or removed from the medium. The medium to be stirred can therefore be heated and / or cooled in a particularly energy-efficient manner. In addition, a temperature change can be brought about faster with a device according to the invention. In particular, a control, in particular control, of the temperature of the medium is less sluggish than is known from the prior art.
Insbesondere umfasst das Rührwerkzeug eine Rührwelle, die mit einem Montageende an die Antriebseinheit koppelbar ist, und einen, an einem Arbeitsende der Rührwelle angebrachten Rührflügel. Die Einrichtung kann zum Heizen/oder Kühlen ausschließlich der Rührwelle oder eines Teils hiervon, ausschließlich des Rührflügels oder eines Teils hiervon, oder sowohl der Rührwelle oder eines Teils hiervon und des Rührflügels oder eines Teils hiervon ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Einrichtung innerhalb des Rührwerkzeugs angeordnet.In particular, the stirring tool comprises a stirrer shaft, which can be coupled to the drive unit with a mounting end, and an impeller attached to a working end of the stirrer shaft. The device may be designed to heat / or cool exclusively the stirring shaft or a part thereof, excluding the stirring blade or a part thereof, or both the stirring shaft or a part thereof and the stirring blade or a part thereof. Preferably, the device is arranged within the stirring tool.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Einrichtung eine elektrische Widerstandsheizung. Das Rührwerkzeug, insbesondere eine Rührwelle des Rührwerkzeugs, kann als Rohrheizkörper, insbesondere als Tauchsieder, ausgebildet sein. Es kann eine Heizwendel oder eine Heizspirale vorgesehen sein. Bei einer elektrischen Widerstandsheizung handelt es sich um eine einfache und gleichzeitig effektiv wirkende Heizeinrichtung.According to one embodiment of the invention, the device comprises an electrical resistance heater. The stirring tool, in particular a stirring shaft of the stirring tool, can be designed as a tubular heating element, in particular as an immersion heater. It can be provided a heating coil or a heating coil. An electrical resistance heater is a simple yet effective heater.
Die Einrichtung kann auch einen elektrothermischen Wandler, insbesondere ein oder mehrere Peltier-Elemente, umfassen. Fließt durch Peltier-Elemente ein Strom, kann eine Temperaturdifferenz erzeugt werden. Durch Umkehr der Stromrichtung ist mit einem Peltier-Element sowohl ein Heizen als auch ein Kühlen möglich.The device may also comprise an electrothermal transducer, in particular one or more Peltier elements. If a current flows through Peltier elements, a temperature difference can be generated. By reversing the direction of flow, both a heating and a cooling are possible with a Peltier element.
Darüber hinaus kann die Einrichtung ein Wärmerohr, insbesondere eine sogenannte Heatpipe oder einen Thermosiphon, umfassen. Dabei kann eine Rührwelle des Rührwerkzeugs das Wärmerohr bilden, oder das Wärmerohr kann innerhalb der Rührwelle angeordnet sein. Ein Wärmerohr dient dem Transport von Wärme, wobei hierfür ein bewegliches Arbeitsmedium verwendet wird, welches in einem Kreislauf verdampft und wieder kondensiert. Bei einer Heatpipe sind Kapillarkräfte, wie in einem Docht, für den Rücktransport des Arbeitsmediums verantwortlich. Bei einem Thermosiphon hingegen wird hierfür die Schwerkraft ausgenutzt.In addition, the device may comprise a heat pipe, in particular a so-called heat pipe or a thermosyphon. In this case, a stirring shaft of the stirring tool can form the heat pipe, or the heat pipe can be arranged within the stirring shaft. A heat pipe is used to transport heat, for which purpose a mobile working medium is used, which evaporates in a cycle and condenses again. In a heat pipe, capillary forces, such as in a wick, are responsible for the return of the working fluid. In a thermosiphon, however, gravity is used for this purpose.
Ferner kann die Einrichtung wenigstens einen hydraulischen Heiz- und/oder Kühlkreislauf, insbesondere mit Öl oder Wasser, umfassen. Bevorzugt verläuft der jeweilige Kreislauf vollständig innerhalb des Rührwerkzeugs. Der Kreislauf kann an einer vorgegebenen Stelle beheizt und/oder gekühlt werden.Furthermore, the device may comprise at least one hydraulic heating and / or cooling circuit, in particular with oil or water. Preferably, the respective circuit runs completely within the stirring tool. The circuit can be heated and / or cooled at a predetermined location.
Bevorzugt ist die Rührvorrichtung derart ausgebildet, dass Energie für den Betrieb der Einrichtung berührungslos, insbesondere induktiv, kapazitiv oder optisch, an das Rührwerkzeug übertragbar ist. Rührwerkzeugseitig kann die übertragene Energie in elektrische Energie für eine elektrische Versorgung der Einrichtung, insbesondere einer elektrischen Widerstandsheizung oder eines elektrothermischen Wandlers, umgewandelt werden. Bei einem Wärmerohr oder einem hydraulischen Heizkreislauf kann die elektrische Energie zum Heizen einer elektrischen Widerstandsheizung, die das Wärmerohr oder den Heizkreislauf an einem Ende umgibt, verwendet werden. Die elektrische Energie kann grundsätzlich jedoch auch mittels Schleifringen auf das Rührwerkzeug übertragen werden. Darüber hinaus ist auch eine Erwärmung des Rührwerkezugs durch eine IR-Strahlungsquelle denkbar.Preferably, the stirring device is designed such that energy for the operation of the device non-contact, in particular inductive, capacitive or optical, is transferable to the stirring tool. Stirring tool side, the transmitted energy into electrical energy for an electrical Supply of the device, in particular an electrical resistance heater or an electrothermal transducer to be converted. In a heat pipe or a hydraulic heating circuit, the electric power for heating an electric resistance heating surrounding the heat pipe or the heating circuit at one end may be used. However, the electrical energy can in principle also be transmitted to the stirring tool by means of slip rings. In addition, a heating of the Rührwerkezugs by an IR radiation source is conceivable.
Insbesondere ist die Rührvorrichtung derart ausgebildet, dass Energie für den Betrieb der Einrichtung im Bereich der Kopplung des Rührwerkzeugs an die Antriebseinheit an das Rührwerkzeug, insbesondere ein Montageende einer Rührwelle des Rührwerkzeugs, übertragbar ist.In particular, the stirring device is designed such that energy for the operation of the device in the coupling of the stirring tool to the drive unit to the stirring tool, in particular a mounting end of a stirring shaft of the stirring tool, transferable.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Rührwerkzeug zwischen einem Arbeitsende und einem Montageende ein Reiblager aufweist, durch das bei angetriebenem Rührwerkzeug eine intrinsische Reibungswärme erzeugbar ist. Insbesondere kann das in das zu rührende Medium eintauchende Arbeitsende aufgrund des durch das zu rührende Medium ausgeübten Widerstands dem angetriebenen Montageende nicht folgen, so dass im Reiblager Reibungswärme erzeugt wird. Die Reibungswärme heizt dann das zu rührende Medium.In principle, it is also conceivable that the stirring tool has a friction bearing between a working end and a mounting end, by means of which an intrinsic frictional heat can be generated when the stirring tool is driven. In particular, the working end immersed in the medium to be stirred can not follow the driven mounting end due to the resistance exerted by the medium to be stirred, so that frictional heat is generated in the friction bearing. The frictional heat then heats the medium to be stirred.
Darüber hinaus kann wenigstens eine mittels einer elektrischen Steckverbindung an die Antriebseinheit ansteckbare Einrichtung vorgesehen sein, die eine Heizeinrichtung und/oder einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor, umfasst. Die jeweilige Einrichtung kann seitlich an die Antriebseinheit ansteckbar sein. Die jeweilige Einrichtung kann beispielsweise eine Lanze umfassen, die an ihrer Spitze mit einem Heizelement versehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung mit wenigstens einem Sensor, insbesondere einem Temperatursensor, bevorzugt einem Pt1000, versehen sein. Sind mehrere Einrichtungen zum Heizen vorgesehen, kann die gewünschte Temperaturänderung des zu rührenden Mediums schneller erreicht werden.In addition, at least one device which can be attached to the drive unit by means of an electrical plug connection can be provided which comprises a heating device and / or a sensor, in particular a temperature sensor. The respective device can be attached laterally to the drive unit. The respective device may for example comprise a lance, which is provided at its tip with a heating element. Alternatively or additionally, the device may be provided with at least one sensor, in particular a temperature sensor, preferably a Pt1000. If several devices are provided for heating, the desired temperature change of the medium to be stirred can be reached more quickly.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Rührwerkzeug für eine Rührvorrichtung, insbesondere für einen Überkopf-Rührer, die eine Antriebseinheit aufweist, wobei das Rührwerkzeug zum Eintauchen in ein zu rührendes Medium vorgesehen ist und an die Antriebseinheit koppelbar und von der Antriebseinheit drehbar antreibbar ist, und wobei Rührwerkzeug eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des Rührwerkzeugs umfasst.The present invention further relates to a stirring tool for a stirring device, in particular for an overhead stirrer, having a drive unit, wherein the stirring tool is provided for immersion in a medium to be stirred and coupled to the drive unit and rotatably driven by the drive unit, and wherein Agitator comprises means for heating and / or cooling of the stirring tool.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rührwerkzeugs ergeben sich in analoger Weise aus den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Rührvorrichtung.Further developments of the stirring tool according to the invention result in an analogous manner from the embodiments of the stirring device according to the invention.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den Unteransprüchen, der weiteren Beschreibung und der Zeichnung beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are also described in the subclaims, the further description and the drawing.
Nicht beschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
-
1 einen Überkopf-Rührer mit einem Rührwerkzeug, -
2a ein Rührwerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in teiltransparenter Darstellung, -
2b ein Rührwerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform in teiltransparenter Darstellung, -
2c ein Rührwerkzeug gemäß einer dritten Ausführungsform in teiltransparenter Darstellung, -
3 ein Rührwerkzeug gemäß einer vierten Ausführungsform in einem Längsschnitt, und -
4 einen Überkopf-Rührer mit einem Rührwerkzeug und zwei weiteren Heizeinrichtungen.
-
1 an overhead stirrer with a stirring tool, -
2a a stirring tool according to a first embodiment in a partially transparent representation, -
2 B a stirring tool according to a second embodiment in a partially transparent representation, -
2c a stirring tool according to a third embodiment in a partially transparent representation, -
3 a stirring tool according to a fourth embodiment in a longitudinal section, and -
4 an overhead stirrer with a stirrer and two additional heaters.
Die in
Um das Medium zu heizen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Behälter, in dem sich das Medium befindet, auf eine Heizplatte zu stellen. Erfindungsgemäß hingegen umfasst das Rührwerkzeug
In den
Bei dem Rührwerkzeug
Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1111
- Überkopf-LaborrührerOverhead stirrers
- 1313
- Antriebseinheitdrive unit
- 1515
- Halterungbracket
- 1717
- Rührwerkzeugagitator
- 1919
- Rührwelleagitator shaft
- 2121
- Montageendemounting end
- 2323
- Arbeitsendeend of work
- 2525
- Rührflügelimpellers
- 2727
- Heiz-/KühleinrichtungHeating / cooling device
- 2929
- Lanzelance
- 3131
- Steckverbindungconnector
- 3333
- Heizelementheating element
- 3535
- Sensorsensor
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