DE202022105450U1 - Magnetic stirrer - Google Patents
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Abstract
Magnetrührwerk (1) mit einem Rührkopf (3), einem Spalttopf (5) und einem Lagerzapfen (7), wobei der Lagerzapfen (7) als Radiallagerabschnitt auf dem Spalttopf (5) ausgebildet ist, wobei der Spalttopf (5) einen Antriebsabschnitt (9) aufweist, in dem eine drehbare erste Magnetanordnung (11) angeordnet ist, die magnetisch mit einer zweiten Magnetanordnung (13) am Rührkopf (3) gekoppelt ist, die in einem den Antriebsabschnitt (9) umgebenden Antriebsring (15) des Rührkopfes (3) angeordnet ist, wobei der Rührkopf (3) mit dem Lagerzapfen (7) eine radiale Gleitlagerpaarung bildet, wobei eine im Rührkopf (3) angeordnete erste Axial-Magnetanordnung (17) mit einer am Spalttopf (5) angeordneten zweiten Axial-Magnetanordnung (19) eine axial wirkende magnetische Lagerpaarung bildet. Magnetic agitator (1) with a stirring head (3), a containment shell (5) and a bearing pin (7), the bearing pin (7) being designed as a radial bearing section on the containment shell (5), the containment shell (5) having a drive section (9 ), in which a rotatable first magnet arrangement (11) is arranged, which is magnetically coupled to a second magnet arrangement (13) on the stirring head (3), which is in a drive ring (15) of the stirring head (3) surrounding the drive section (9). is arranged, wherein the stirring head (3) forms a radial plain bearing pairing with the bearing pin (7), a first axial magnet arrangement (17) arranged in the stirring head (3) being connected to a second axial magnet arrangement (19) arranged on the containment shell (5). forms an axially acting magnetic bearing pairing.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein und insbesondere auf ein Magnetrührwerk mit einem Rührkopf, einem Spalttopf und einem Lagerzapfen nach Anspruch 1.The present disclosure relates generally and particularly to a magnetic stirrer with a stirring head, a containment can and a bearing pin according to
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Magnetrührwerke werden bereits in der Prozesstechnik, insbesondere in der Steriltechnik verwendet. Sie sind geeignet, um Flüssigkeitsvolumina von 2 Liter bis zu 50 m3 in einem hermetisch gekapselten Prozessraum bzw. Prozessbehälter zu durchmischen. Solche Prozessbehälter sind meist als stehender zylindrischer Behälter ausgelegt, bei denen das Magnetrührwerk in dem gewölbten Boden etwas exzentrisch angeordnet ist und so durch die asymmetrische Mischwirkung eine vollständige Durchmischung des Rührmediums erreicht.Magnetic stirrers are already used in process technology, especially in sterile technology. They are suitable for mixing liquid volumes from 2 liters to 50 m 3 in a hermetically sealed process room or process container. Such process containers are usually designed as standing cylindrical containers in which the magnetic stirrer is arranged somewhat eccentrically in the curved base and thus achieves complete mixing of the stirring medium due to the asymmetrical mixing effect.
Bei solchen Magnetrührwerken sitzt meistens ein Rührkopf auf einem Spalttopf, wobei der Rührkopf mit einem Lagerzapfen auf dem Spalttopf eine gemeinsame Gleitlagerpaarung bildet. Im Spalttopf befindet sich ein rotierbarer Magnet, der über Rotation den Rührkopf antreibt, wobei im Rührkopf ebenfalls ein Magnet angeordnet ist. Zur Minimierung der Reibung können am Rührkopf und im Bereich des Lagerzapfens oftmals Lagerbuchsen angebracht sein. Diese können extra abgedichtet sein, um mögliche Hohlräume oder Fugen gegen äußere Einflüsse zu verschließen. Ein Problem ist, dass im Betrieb Produktreste, Reinigungsmittel oder Wasserdampf trotz Dichtungen in Hohlräume oder Fugen gelangen kann. Das kann beispielsweise durch Temperaturschwankungen, Eigenschaften des Rührgutes (kriechende Öle etc.) oder Reinigungsvorgänge bedingt sein. Diese Verunreinigungen können oft nur entfernt werden, indem die Lagerung komplett zerlegt wird. Dazu kann es notwendig sein, entweder den Spalttopf zu entnehmen und zu demontieren oder - bei einem eingeschweißten Spalttopf - den Behälter zu betreten. Bleiben die Fugen/Hohlräume ungereinigt, können die dort vorhandenen Reste ggf. keimbelastet werden und das Rührgut kontaminieren. Solche Verunreinigungen sind bei der weitgehend aseptischen oder sterilen Herstellung von Pharmaprodukten oder Lebensmitteln nicht akzeptabel.In such magnetic agitators, a stirring head usually sits on a containment shell, with the stirring head forming a common plain bearing pairing with a bearing pin on the containment shell. There is a rotatable magnet in the containment shell, which drives the stirring head via rotation, with a magnet also being arranged in the stirring head. To minimize friction, bearing bushes can often be attached to the stirring head and in the area of the bearing journal. These can be specially sealed to close possible cavities or joints against external influences. One problem is that during operation, product residues, cleaning agents or water vapor can get into cavities or joints despite seals. This can be caused, for example, by temperature fluctuations, properties of the material to be stirred (creeping oils, etc.) or cleaning processes. These contaminants can often only be removed by completely dismantling the storage. To do this, it may be necessary to either remove and dismantle the containment shell or - in the case of a welded containment shell - to enter the container. If the joints/cavities are left uncleaned, the residues present there may become contaminated with germs and contaminate the mix. Such contamination is not acceptable in the largely aseptic or sterile production of pharmaceutical products or food.
Ein weiteres Problem ist Verschleiß, der besonders an Kontaktstellen wie z.B. Lagerbuchsen oder Axialanschlägen auftreten kann. Die Lagerbuchsen können mit der Zeit verschleißen, wodurch es zu einem Materialabtrag kommt. Besonders betroffen ist der Axialanschlag des Rührkopfs auf dem Spalttopf. Durch den konstruktiv notwendigen Anschlag kann es in diesem Bereich zu Absplitterungen kommen, die in das Rührgut gelangen können. Die
Besonders bei Magnetrührwerken mit einem größeren Rührkopf ist es oftmals unvermeidlich, den Axialanschlag zu nutzen. Dadurch kann die Gefahr von Abrieb oder Absplitterungen im Bereich des Axialanschlags signifikant erhöht werden, was allgemein in der Steriltechnik, insbesondere in der Herstellung von Pharmaprodukten oder Lebensmitteln nicht akzeptabel ist.It is often unavoidable to use the axial stop, especially with magnetic stirrers with a larger stirring head. This can significantly increase the risk of abrasion or splintering in the area of the axial stop, which is generally unacceptable in sterile technology, particularly in the production of pharmaceutical products or food.
Aus der
AUFGABETASK
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Magnetrührwerk zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise verringert werden.The object of the present invention is therefore to provide an improved magnetic stirrer in which the above-mentioned disadvantages are at least partially reduced.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung. Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Magnetrührwerk mit einem Rührkopf, einem Spalttopf und einem Lagerzapfen, wobei der Lagerzapfen als Radiallagerabschnitt auf dem Spalttopf ausgebildet ist, wobei der Spalttopf einen Antriebsabschnitt aufweist, in dem eine drehbare erste Magnetanordnung angeordnet ist, die magnetisch mit einer zweiten Magnetanordnung am Rührkopf gekoppelt ist, die in einem den Antriebsabschnitt umgebenden Antriebsring des Rührkopfes angeordnet ist, wobei der Rührkopf mit dem Lagerzapfen eine radiale Gleitlagerpaarung bildet, wobei eine im Rührkopf angeordnete erste Axial-Magnetanordnung mit einer am Spalttopf angeordneten zweiten Axial-Magnetanordnung eine axial wirkende magnetische Lagerpaarung bildet. Durch die axial wirkende magnetische Lagerpaarung kann der Einsatz eines Axialanschlags reduziert oder minimiert werden. Weiterhin ist die axial wirkende magnetische Lagerpaarung einfach zu montieren und kann im Bedarfsfall mit geringem Aufwand getauscht werden.The present invention solves this problem. According to a first aspect, the present invention provides a magnetic agitator with a stirring head, a containment can and a bearing pin, the bearing pin being designed as a radial bearing section on the containment can, the containment can having a drive section in which a rotatable first magnet arrangement is arranged, which is magnetically connected a second magnet arrangement is coupled to the stirring head, which is arranged in a drive ring of the stirring head surrounding the drive section, the stirring head forming a radial plain bearing pairing with the bearing pin, wherein a first axial magnet arrangement arranged in the stirring head has a second axial magnet arrangement arranged on the containment shell axially acting magnetic bearing pairing forms. The axially acting magnetic bearing pairing can reduce or minimize the use of an axial stop. Furthermore, the axially acting magnetic Bearing pairing is easy to assemble and can be replaced with little effort if necessary.
Der Lagerzapfen kann über eine Stirnfläche oder Fußbereich des Lagerzapfens mit einem Plateaubereich des Spalttopfs verbunden sein. Der Lagerzapfen und der Spalttopf können einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Das Magnetrührwerk kann z.B. durch einen Getriebemotor oder einen anderen Motor angetrieben werden. Der Getriebemotor kann insbesondere ein Schneckengetriebemotor sein.The bearing pin can be connected to a plateau area of the containment shell via an end face or foot area of the bearing pin. The bearing pin and the containment can can be made in one piece or in two parts. The magnetic stirrer can be driven, for example, by a geared motor or another motor. The geared motor can in particular be a worm geared motor.
Die erste und zweite Axial-Magnetanordnung ist außerhalb der radialen Gleitlagerpaarung angeordnet. Durch die Anordnung der axial wirkenden magnetischen Lagerpaarung kann die radiale Lagerung des Rührkopfs partiell magnetisch über die erste und zweite Magnetanordnung und partiell tribologisch über die radiale Gleitlagerpaarung erfolgen. Ein Vorteil, der sich hieraus ergeben kann, ist, dass die radiale Gleitlagerpaarung insbesondere im Bereich des Lagerzapfens nicht durch zusätzliche Magnete bzw. Magnetkräfte beeinflusst wird. Dadurch kann eine Reibung zwischen dem Rührkopf und dem Lagerzapfen zusätzlich minimiert werden. Weiterhin kann eine Abriebbildung und im Bereich des Lagerzapfens verringert werden. Dadurch, dass die axial wirkende magnetische Lagerpaarung nicht die radiale Lagerung beeinflusst, kann insgesamt die Reibung verringert werden. In dieser Folge kann zusätzlich eine notwendige Antriebsenergie verringert werden.The first and second axial magnet arrangements are arranged outside the radial plain bearing pairing. Due to the arrangement of the axially acting magnetic bearing pairing, the radial mounting of the stirring head can be carried out partially magnetically via the first and second magnet arrangement and partially tribologically via the radial plain bearing pairing. One advantage that can result from this is that the radial plain bearing pairing, particularly in the area of the bearing journal, is not influenced by additional magnets or magnetic forces. This means that friction between the stirring head and the bearing pin can be further minimized. Furthermore, the formation of abrasion in the area of the bearing journal can be reduced. Because the axially acting magnetic bearing pairing does not influence the radial bearing, the overall friction can be reduced. As a result, the necessary drive energy can also be reduced.
Das Magnetrührwerk bzw. deren einzelne Komponenten wie Rührkopf, Spalttopf oder Lagerzapfen können aus einem Stahl sein. Der Stahl kann ein austenitischer Stahlwerkstoff (z.B. 1.4301, 1.4404, 1.4435, 1.4462) sein. Die Magnete, insbesondere die Magnete der ersten und/oder zweiten Magnetanordnung, können Dauermagnete (Permanentmagnete) sein. Der Dauermagnet kann ein Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Cobalt, Alnico, Sr-Ferrit Magnet oder ein anderer Dauermagnet sein. Zum Sterilisieren werden Komponenten des Magnetrührwerks bei Temperaturen bis zu 140 °C autoklaviert. Konventionelle Magnete können in einem solchen Temperaturbereich eine voreingestellte Haltekraft verlieren. Daher können Hochtemperaturmagnete mit einer Gebrauchstemperatur von mindestens 140 °C (z.B. Typ SH, UH, EH, AH, Y) eingesetzt werden.The magnetic agitator or its individual components such as the stirring head, containment shell or bearing pin can be made of steel. The steel can be an austenitic steel material (e.g. 1.4301, 1.4404, 1.4435, 1.4462). The magnets, in particular the magnets of the first and/or second magnet arrangement, can be permanent magnets. The permanent magnet can be a neodymium-iron-boron, samarium-cobalt, alnico, sr-ferrite magnet or another permanent magnet. For sterilization, components of the magnetic stirrer are autoclaved at temperatures of up to 140 °C. Conventional magnets can lose a preset holding force in such a temperature range. Therefore, high-temperature magnets with a service temperature of at least 140 °C (e.g. type SH, UH, EH, AH, Y) can be used.
Eine Polung der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung kann entgegengesetzt ausgerichtet oder angeordnet sein. Die erste und zweite-Axialmagnetanordnung können sich abstoßen. Durch die entgegengesetzte Polung kann eine axiale Magnetkraft ausgebildet werden. Die axiale Magnetkraft zwischen der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung kann über Magnete einstellbar sein. Die axiale Magnetkraft kann in einem nicht rotierenden Zustand größer sein als eine Gewichtskraft des Rührkopfs. Die axiale Magnetkraft kann den Rührkopf in einem nicht rotierenden Zustand gegenüber dem Spalttopf in einer axialen Richtung anheben. Die Magnetkraft kann in einem nicht rotierenden Zustand geringer sein als die Gewichtskraft des Rührkopfs. Die axiale Magnetkraft kann den Rührkopf in einem rotierenden Zustand in einer axialen Richtung anheben, beispielsweise durch eine Auftriebswirkung/-kraft.A polarity of the first and second axial magnet arrangements can be aligned or arranged in opposite directions. The first and second axial magnet assemblies can repel each other. The opposite polarity allows an axial magnetic force to be generated. The axial magnetic force between the first and second axial magnet arrangements can be adjustable via magnets. In a non-rotating state, the axial magnetic force can be greater than a weight force of the stirring head. The axial magnetic force can lift the stirring head in a non-rotating state relative to the containment shell in an axial direction. In a non-rotating state, the magnetic force can be less than the weight of the stirring head. The axial magnetic force can lift the stirring head in a rotating state in an axial direction, for example by a buoyancy effect/force.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
Ausführungsformen werden beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Halbschnittdarstellung eineserfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1; -
1a eine Halbschnittdarstellung deserfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einer Lagerhülse; -
1b eine Halbschnittdarstellung deserfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einer erhöhtenersten Magnetanordnung 11; - Fig, 1c eine Halbschnittdarstellung des
erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem Ausführungsbeispiel einerLagerhülse 25 amRührkopf 3; -
2 eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Axial- 17, 19;Magnetanordnung -
3 eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Axial- 17, 19; undMagnetanordnung -
4 eine schematische Darstellung der ersten und zweiten Axialmagnetanordnung 17, 19.
-
1 a half-sectional view of amagnetic stirrer 1 according to the invention; -
1a a half-sectional view of themagnetic agitator 1 according to the invention with a bearing sleeve; -
1b a half-sectional view of themagnetic stirrer 1 according to the invention with a raisedfirst magnet arrangement 11; - 1c shows a half-sectional view of the
magnetic stirrer 1 according to the invention with an exemplary embodiment of a bearingsleeve 25 on the stirringhead 3; -
2 a half-sectional view of themagnetic stirrer 1 according to the invention with a second exemplary embodiment of an 17, 19;axial magnet arrangement -
3 a half-sectional view of themagnetic stirrer 1 according to the invention with a third exemplary embodiment of an 17, 19; andaxial magnet arrangement -
4 a schematic representation of the first and second 17, 19.axial magnet arrangements
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf
Der Begriff „axial“ unter anderem im Anspruch 1 bezieht sich auf eine Rotationsachse, um die der Rührkopf rotierbar gelagert ist. Die Rotationsachse durchsetzt einen zylinderförmigen Lagerzapfen axial.The term “axial” in
Der Begriff „höher“ unter anderem im Anspruch 2 bezieht sich auf einen Höhenunterschied entlang der Rotationsachse. In diesem Zusammenhang ist „höher“ die Richtung, die in die Richtung einer Stirnseite des Lagerzapfens verläuft.The term “higher” in claim 2, among others, refers to a height difference along the axis of rotation. In this context, “higher” is the direction that runs in the direction of an end face of the journal.
Das erfindungsgemäße Magnetrührwerk zeichnet sich durch Folgendes aus:
- Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Axial-Magnetanordnung und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung um die Rotationsachse radial beabstandet ist und konzentrisch zur Rotationsachse ausgerichtet ist. Die erste Axial-Magnetanordnung und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung kann derart angeordnet sein, dass sie die Rotationsachse nicht kontaktieren. Die erste Axial-Magnetanordnung und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung kann als Ringmagnet ausgeführt sein.
- There are embodiments in which the first axial magnet arrangement and/or the second axial magnet arrangement is radially spaced around the axis of rotation and is aligned concentrically to the axis of rotation. The first axial magnet arrangement and/or the second axial magnet arrangement can be arranged such that they do not contact the axis of rotation. The first axial magnet arrangement and/or the second axial magnet arrangement can be designed as a ring magnet.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Magnetanordnung entlang einer Rotationsachse höher angeordnet ist als die zweite Magnetanordnung. Die erste Magnetanordnung kann in einem nicht rotierenden Zustand höher angeordnet sein als die zweite Magnetanordnung. Die erste Magnetanordnung kann in einem nicht rotierenden Zustand und einem Zustand, in dem die axiale Magnetanordnung den Rührkopf nicht anhebt, höher angeordnet sein als die zweite Magnetanordnung. Vorteilhafterweise kann die erste Magnetanordnung zwischen 1 mm und 4 mm höher angeordnet sein, insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm, insbesondere 2 mm. Durch die höhere erste Magnetanordnung im Spalttopf kann der Rührkopf im rotierenden Zustand leicht angehoben werden. Dadurch kann eine Reibung im Axialanschlag, insbesondere beim Anfahren und Abschalten des Magnetrührwerks verringert werden.There are embodiments in which the first magnet arrangement is arranged higher along an axis of rotation than the second magnet arrangement. The first magnet arrangement can be arranged higher than the second magnet arrangement in a non-rotating state. The first magnet assembly may be arranged higher than the second magnet assembly in a non-rotating state and a state in which the axial magnet assembly does not lift the stirring head. Advantageously, the first magnet arrangement can be arranged between 1 mm and 4 mm higher, in particular between 1 mm and 3 mm, in particular 2 mm. Due to the higher first magnet arrangement in the containment shell, the stirring head can be easily raised when rotating. This can reduce friction in the axial stop, especially when starting up and switching off the magnetic stirrer.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Rührkopf eine erste radial umlaufende Nut aufweist, wobei die erste Axial-Magnetanordnung in der ersten umlaufenden Nut angeordnet ist. Die radial umlaufende Nut kann im Rührkopf angeordnet sein, insbesondere in einem Lagerring. Der Lagerring kann im Bereich des Lagerzapfens angeordnet sein. Im inneren des Lagerrings kann eine Lagerhülse ausgebildet sein. Die Lagerhülse kann mit dem Lagerring fest verbunden sein. Die Lagerhülse kann gemeinsam mit dem Rührkopf rotieren. Die Lagerhülse am Lagerring kann aus einem keramischen Werkstoff sein. Der keramische Werkstoff kann Siliciumcarbid (SiC) sein.There are embodiments in which the stirring head has a first radially circumferential groove, with the first axial magnet arrangement being arranged in the first circumferential groove. The radially circumferential groove can be arranged in the stirring head, in particular in a bearing ring. The bearing ring can be arranged in the area of the bearing journal. A bearing sleeve can be formed inside the bearing ring. The bearing sleeve can be firmly connected to the bearing ring. The bearing sleeve can rotate together with the stirring head. The bearing sleeve on the bearing ring can be made of a ceramic material. The ceramic material can be silicon carbide (SiC).
Die Nut kann einen viereckigen Querschnitt haben. Die Nut kann quadratisch oder rechteckförmig sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Axial-Magnetanordnung kann ringförmig sein. Die mehrteilige Axial-Magnetanordnung kann mehrere Magnetsegmente umfassen. Ein Magnetsegment kann viereckig sein oder kreisringsegmentförmig sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann partiell oder vollständig in der Nut eingebettet sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann einen bündigen Abschluss mit der Nut und/oder einer inneren Mantelfläche des Rührkopfs bilden.The groove can have a square cross section. The groove can be square or rectangular. The first axial magnet arrangement can be in one piece or in several parts. The axial magnet arrangement can be ring-shaped. The multi-part axial magnet arrangement can include several magnet segments. A magnet segment can be square or in the shape of a circular ring segment. The first axial magnet arrangement can be partially or completely embedded in the groove. The first axial magnet arrangement can form a flush end with the groove and/or an inner lateral surface of the stirring head.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Axial-Magnetanordnung allseitig mediendicht umschlossen ist. Die Magnetanordnung kann allseitig mediendicht umschlossen sein, insbesondere in einem Fall, in dem die Magnetanordnung gegen Fluide, insbesondere Flüssigkeiten gekapselt sein soll. Durch die vollständige Kapselung können sich keine Rückstände oder Ablagerungen im Bereich der ersten Axial-Magnetanordnung bilden. Dies ist besonders für eine sterile Arbeitsumgebung vorteilhaft. Die erste Axial-Magnetanordnung kann im Rührkopf, insbesondere Lagerring vollständig formschlüssig umschlossen sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann mit einem Laserschweißprozess mit oder ohne Fremdmaterial umschlossen werden.There are embodiments in which the first axial magnet arrangement is enclosed in a media-tight manner on all sides. The magnet arrangement can be enclosed in a media-tight manner on all sides, particularly in a case in which the magnet arrangement is to be encapsulated against fluids, in particular liquids. Due to the complete encapsulation, no residue or deposits can form in the area of the first axial magnet arrangement. This is particularly advantageous for a sterile work environment. The first axial magnet arrangement can be completely positively enclosed in the stirring head, in particular the bearing ring. The first axial magnet arrangement can be enclosed using a laser welding process with or without foreign material.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung am Spalttopf zwischen der ersten Magnetanordnung im Antriebsabschnitt und dem Lagerzapfen angeordnet ist. Die zweite Axial-Magnetanordnung ist betrachtet von der Rotationsachse unterhalb oder tiefer der ersten Axial-Magnetanordnung angeordnet. Die zweite Axial-Magnetanordnung am Spalttopf kann an einer Innenseite des Spalttopfs, an einer Außenseite des Spalttopfs oder innerhalb einer Wandung des Spalttopfs angeordnet sein. Dadurch, dass die zweite Axial-Magnetanordnung nicht am Lagerzapfen angeordnet ist, kann im Bereich des Lagerzapfens die Bildung einer konstruktiven Fuge oder eines Hohlraums vermieden werden. Dadurch, dass die zweite Axial-Magnetanordnung nicht am Lagerzapfen angeordnet ist, kann der Bereich des Lagerzapfens ohne Fugen, Rillen oder anderen Vertiefungen ausgebildet sein. Dadurch kann Verschleiß und/oder Abrieb im Bereich der Gleitlagerpaarung minimiert werden.There are embodiments in which the second axial magnet arrangement is arranged on the containment shell between the first magnet arrangement in the drive section and the bearing journal. The second axial magnet arrangement is arranged below or lower than the first axial magnet arrangement when viewed from the axis of rotation. The second axial magnet arrangement on the containment shell can be arranged on an inside of the containment shell, on an outside of the containment shell or within a wall of the containment shell. Because the second axial magnet arrangement is not arranged on the bearing journal, the formation of a structural joint or a cavity in the area of the bearing journal can be avoided. Because the second axial magnet arrangement is not arranged on the bearing journal, the area of the bearing journal can be designed without joints, grooves or other recesses. This can minimize wear and/or abrasion in the area of the plain bearing pairing.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung allseitig mediendicht umschlossen ist. Das bei der ersten Axial-Magnetanordnung zur allseitig mediendicht umschlossenen Anordnung Gesagte, kann analog auf die zweite Axial-Magnetanordnung angewendet werden.There are embodiments in which the second axial magnet arrangement is enclosed in a media-tight manner on all sides. What was said about the first axial magnet arrangement regarding the arrangement that is enclosed in a media-tight manner on all sides can be applied analogously to the second axial magnet arrangement.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen am Spalttopf eine zweite radial umlaufende Nut ausgebildet ist, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung in der zweiten radial umlaufenden Nut angeordnet ist. Die Nut kann auf der Innenseite des Spalttopfs oder auf der Außenseite des Spalttopfs ausgebildet sein. Die Nut im Spalttopf kann einen viereckigen Querschnitt haben. Die Nut kann quadratisch oder rechteckförmig sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Axial-Magnetanordnung kann ringförmig sein. Die mehrteilige Axial-Magnetanordnung kann mehrere Magnetsegmente umfassen. Ein Magnetsegment kann viereckig sein oder kreisringsegmentförmig sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann vollständig in der Nut eingebettet sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann einen bündigen Abschluss mit der Nut bilden.There are embodiments in which a second radially circumferential groove is formed on the containment shell, with the second axial magnet arrangement being arranged in the second radially circumferential groove. The groove can be formed on the inside of the containment shell or on the outside of the containment shell. The groove in the containment shell can have a square cross section. The groove can be square or rectangular. The second axial magnet arrangement can be in one piece or in several parts. The axial magnet arrangement can be ring-shaped. The multi-part axial magnet arrangement can include several magnet segments. One magnet segment can accommodate four be angular or circular ring segment shaped. The second axial magnet arrangement can be completely embedded in the groove. The second axial magnet arrangement can form a flush end with the groove.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite umlaufende Nut an einer der drehbaren ersten Magnetanordnung zugewandten Innenseite des Spalttopfs oder an einer dem Rührkopf zugewandten Außenseite des Spalttopfs angeordnet ist. Die Außenseite des Spalttopfs kann ein Plateaubereich des Spalttopfs sein. In dem Fall, in dem die zweite Axial-Magnetanordnung auf der Innenseite des Spalttopfs angeordnet ist, kann die zweite Axial-Magnetanordnung durch die konstruktive Anordnung des Spalttopfs allseitig mediendicht umschlossen sein. Zugleich kann die zweite Axial-Magnetanordnung lediglich über die Innenseite des Spalttopfs zugänglich sein. In dem Fall, in dem die zweite Axial-Magnetanordnung an der Außenseite des Spalttopfs angeordnet ist, kann die zweite Axial-Magnetanordnung ohne ein Zerlegen des Antriebsabschnitts zugänglich sein. Das ist beispielsweise bei einem Austausch oder einer Wartung vorteilhaft.There are embodiments in which the second circumferential groove is arranged on an inside of the containment shell facing the rotatable first magnet arrangement or on an outside of the containment shell facing the stirring head. The outside of the containment can can be a plateau area of the containment can. In the case in which the second axial magnet arrangement is arranged on the inside of the containment shell, the second axial magnet arrangement can be enclosed in a media-tight manner on all sides by the structural arrangement of the containment shell. At the same time, the second axial magnet arrangement can only be accessible via the inside of the containment shell. In the case in which the second axial magnet arrangement is arranged on the outside of the containment shell, the second axial magnet arrangement can be accessible without dismantling the drive section. This is advantageous, for example, during replacement or maintenance.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Lagerzapfen im Abschnitt der Gleitlagerpaarung eine Lagerhülse umfasst. Durch die Lagerhülse können die tribologischen Eigenschaften im Bereich des Lagerzapfens oder der Gleitlagerpaarung verbessert werden. Dadurch kann Verschleiß und Abrieb minimiert werden.There are embodiments in which the bearing journal includes a bearing sleeve in the section of the plain bearing pair. The bearing sleeve can improve the tribological properties in the area of the bearing journal or plain bearing pairing. This can minimize wear and abrasion.
Die Lagerhülse kann zylindrisch oder rohrförmig sein. An der Lagerhülse kann an einer Stirnseite eine Schulter (Bund) ausgebildet sein. Die Schulter kann scheibenförmig sein. Die Schulter kann auf dem Plateaubereich des Spalttopfs aufliegen. Die Lagerhülse kann auf den Lagerzapfen aufgesteckt, aufgeschrumpft oder aufgepresst sein. Die Lagerhülse kann axial von dem Lagerzapfen geführt sein. Die Lagerhülse kann mit einer Verdrehsicherung gegen eine Verdrehung gesichert sein. Die Lagerhülse kann aus Bronze, Weißmetall, Kunststoff, Keramik, einer Messinglegierung oder einem anderen vorteilhaften Material bestehen.The bearing sleeve can be cylindrical or tubular. A shoulder (collar) can be formed on one end face of the bearing sleeve. The shoulder can be disc-shaped. The shoulder can rest on the plateau area of the containment shell. The bearing sleeve can be plugged onto the bearing journal, shrunk on or pressed on. The bearing sleeve can be guided axially by the bearing journal. The bearing sleeve can be secured against rotation with an anti-twist device. The bearing sleeve can be made of bronze, white metal, plastic, ceramic, a brass alloy or another advantageous material.
Die Lagerhülse kann eine Beschichtung sein. Die Beschichtung kann stoffschlüssig mit dem Lagerzapfen und/oder dem oberen Abschnitt des Spalttopfs verbunden sein. Die Beschichtung kann eine Dicke zwischen 2 µm und 2 mm, insbesondere zwischen 2 µm und 30 µm betragen.The bearing sleeve can be a coating. The coating can be cohesively connected to the bearing journal and/or the upper section of the containment shell. The coating can have a thickness between 2 µm and 2 mm, in particular between 2 µm and 30 µm.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung zwischen der Lagerhülse und dem Spalttopf angeordnet ist. Bei der Anordnung zwischen der Lagerhülse und dem Spalttopf kann die zweite Axial-Magnetanordnung im Bereich des Spalttopfs angeordnet sein, ohne eine Geometrieanpassung im Bereich des Spalttopfs oder des Lagerzapfens vornehmen zu müssen. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann in der Lagerhülse angeordnet sein. In dem Fall, in dem die zweite Axial-Magnetanordnung in der Lagerhülse angeordnet ist, kann eine Zugänglichkeit der zweiten Axial-Magnetanordnung von außen möglich sein. Dadurch können Einbau und Wartung verbessert/vereinfacht werden.There are embodiments in which the second axial magnet arrangement is arranged between the bearing sleeve and the containment shell. When arranged between the bearing sleeve and the containment shell, the second axial magnet arrangement can be arranged in the area of the containment shell without having to make a geometry adjustment in the area of the containment shell or the bearing journal. The second axial magnet arrangement can be arranged in the bearing sleeve. In the case in which the second axial magnet arrangement is arranged in the bearing sleeve, accessibility of the second axial magnet arrangement from the outside may be possible. This allows installation and maintenance to be improved/simplified.
Die zweite Axial-Magnetanordnung kann im Schulterbereich der Lagerhülse angeordnet sein. In einem Fersenbereich der Lagerhülse kann eine zusätzliche radial umlaufende Nut ausgebildet sein. Die Nut kann eine Ausnehmung sein. Der Fersenbereich kann ein Übergangs- oder Verbindungsbereich zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und der Schulter sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann in einem Standbereich der Lagerhülse bündig mit einer Standfläche der Lagerhülse bzw. Schulter abschließen. Die Standfläche kann dem Spalttopf zugewandt sein.The second axial magnet arrangement can be arranged in the shoulder area of the bearing sleeve. An additional radially circumferential groove can be formed in a heel area of the bearing sleeve. The groove can be a recess. The heel area can be a transition or connection area between the tubular section and the shoulder. The second axial magnet arrangement can be flush with a standing area of the bearing sleeve or shoulder in a standing area of the bearing sleeve. The standing surface can face the containment can.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung von der Lagerhülse und dem Spalttopf allseitig umschlossen ist. Die Lagerhülse kann eine zusätzliche Dichtung umfassen. Die Dichtung kann im unteren Bereich der Lagerhülse bzw. der Schulter angeordnet sein. Die Dichtung kann ein O-Ring sein. Durch die Dichtung kann eine durch die Lagerhülse gebildete Fuge oder ein Hohlraum zusätzlich gegen Verschmutzungen oder Rückstände abgedichtet sein.There are embodiments in which the second axial magnet arrangement is enclosed on all sides by the bearing sleeve and the containment shell. The bearing sleeve can include an additional seal. The seal can be arranged in the lower area of the bearing sleeve or the shoulder. The seal can be an O-ring. The seal can additionally seal a joint or a cavity formed by the bearing sleeve against dirt or residue.
Zur Vereinfachung ist in allen Darstellungen in
Zurückkommend zu
Der Rührkopf 3 umfasst einen Lagerring 8, einen Antriebsring 15 sowie mehrere Flügelelemente 4, welche jeweils den Antriebsring 15 mit dem Lagerring 8 verbinden. Der Lagerring 8 und der Antriebsring 15 sind konzentrisch zu einer Rotationsachse R angeordnet. Im Inneren des Antriebsrings 15 ist eine zweite Magnetanordnung 13 angeordnet, die magnetisch mit der drehbaren ersten Magnetanordnung 11 gekoppelt ist. Zwischen der Innenseite des Antriebsringes 15 und der Außenseite des Spalttopfes 5 ist ein Spalt.The stirring
Im Inneren des Lagerrings 8 ist eine zylindrische Lagerhülse 25 angeordnet, die gleitend auf einem Lagerzapfen 7 sitzt, der einstückig auf einem Plateaubereich 5b des Spalttopfs 5 ausgebildet ist. Die zylindrische Lagerhülse 25 ist fest mit dem Lagerring 21 verbunden. Ein Durchmesser des Plateaubereichs 5b ist größer als ein Durchmesser des Lagerzapfens 7. Der Plateaubereich 5b um den Lagerzapfen 7 ist ringscheibenförmig und bildet eine ebene Fläche.Inside the
Im Inneren des Lagerrings 8 ist eine erste Axial-Magnetanordnung 17 angeordnet. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 ist oberhalb des Plateaubereichs 5b und innerhalb des ringscheibenförmigen Abschnitts beabstandet zu dem Plateaubereich 5b ausgerichtet. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 ist im Lagerring 8 in einer ersten radial umlaufenden Nut 21 eingebettet. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 wird durch drei Seitenflächen des Lagerrings 8 umgeben. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 wird durch eine äußere Mantelfläche der Lagerhülse 25 und die erste radial umlaufende Nut 21 allseitig umschlossen.A first
Auf der Innenseite 5a des Spalttopfs 5 ist im Abschnitt des Plateaubereichs 5b innerhalb des ringscheibenförmigen Abschnitts eine zweite Axial-Magnetanordnung 19 angeordnet. Die zweite Axial-Magnetanordnung 19 ist auf der Innenseite 5a in einer zweiten radial umlaufenden Nut 23 eingebettet. Eine Dicke der zweiten Axial-Magnetanordnung 19 ist geringer als eine Wandstärke des Spalttopfs 5. Die zweite Axial-Magnetanordnung 19 ist von der Innenseite 5a des Spalttopfs 5 zugänglich angeordnet.On the inside 5a of the
Der Rührkopf 3 wird durch eine die erste und die zweite Axial-Magnetanordnung 17, 19 erzeugende, sich abstoßende Magnetkraft FA, gegenüber dem Plateaubereich 5b des Spalttopfs 5, angehoben.The stirring
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt
Die zylindrische Lagerhülse 27 hat an einer Stirnseite einen ringscheibenförmigen Bundbereich 27a ausgebildet. Der Bundbereich 27a sitzt auf dem Plateaubereich 5b. Der Bundbereich 5b ist sandwichartig zwischen dem Lagerring 8 und dem Plateaubereich 5b angeordnet.The
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt
Weitere Ausführungen und Varianten der Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Ansprüche.Further embodiments and variants of the invention will become apparent to those skilled in the art within the scope of the claims.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 11
- MagnetrührwerkMagnetic stirrer
- 33
- RührkopfStirring head
- 44
- FlügelelementeWing elements
- 55
- Spalttopfcontainment pot
- 5a5a
- Innenseite des SpalttopfsInside of the containment shell
- 5b5b
- PlateaubereichPlateau area
- 66
- Antriebswelledrive shaft
- 77
- Lagerzapfenbearing journal
- 88th
- LagerringBearing ring
- 99
- AntriebsabschnittDrive section
- 1111
- Erste MagnetanordnungFirst magnet arrangement
- 1313
- Zweite MagnetanordnungSecond magnet arrangement
- 1515
- AntriebsringDrive ring
- 1717
- Erste Axial-MagnetanordnungFirst axial magnet arrangement
- 1919
- Zweite Axial-MagnetanordnungSecond axial magnet arrangement
- 2121
- Erste radial umlaufende NutFirst radially circumferential groove
- 2323
- Zweite radial umlaufende NutSecond radially circumferential groove
- 2525
- Lagerhülse am RührkopfBearing sleeve on the stirring head
- 2727
- Lagerhülse am LagerzapfenBearing sleeve on bearing journal
- 27a27a
- BundbereichFederal area
- 27b27b
- Ausnehmungrecess
- 2929
- VerbindungssockelConnection base
- 29a29a
- Flanschartiger AbsatzFlange-like heel
- RR
- RotationsachseAxis of rotation
- FAFA
- Axiale MagnetkraftAxial magnetic force
- ss
- AbstandDistance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013104788 A1 [0004]DE 102013104788 A1 [0004]
- WO 2011049492 A1 [0006]WO 2011049492 A1 [0006]
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