DE29805820U1 - Device for mixing liquids with solid particles and for stirring up sediments in vessels - Google Patents
Device for mixing liquids with solid particles and for stirring up sediments in vesselsInfo
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Description
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FELIX-MOTTL-STRASSE 1A D-76185 KARLSRUHE
R5009/98
27. März 1998R5009/98
27 March 1998
Carl Roth GmbH & Co.Carl Roth GmbH & Co.
Gerät zum Mischen von Flüssigkeiten mit festen Partikeln und zum Aufwirbeln von Sedimenten in GefäßenDevice for mixing liquids with solid particles and for stirring up sediments in vessels
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Mischen von Flüssigkeiten mit festen Partikeln und zum Aufwirbeln von Sedimenten in Gefäßen, mit einem Antrieb, einer mit diesem verbundenen Antriebswelle und einem zentrisch zur Drehachse der Antriebswelle an deren freiem Ende angeordneten Drehkörper.The invention relates to a device for mixing liquids with solid particles and for stirring up sediments in vessels, with a drive, a drive shaft connected to it and a rotating body arranged centrally to the axis of rotation of the drive shaft at its free end.
Bekannt sind sogenannte Sedimentrührer. Diese bestehen aus einem Drehkörper, der durch einen Antrieb über eine Antriebswelle in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Drehkörper weist als Rührteile flügeiförmige Platten auf, die sich im wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle erstrecken und so die Flüssigkeit, in der sich der Drehkörper befindet, in eine Drehbewegung versetzen. Dabei ist es notwendig, den Drehkörper möglichst dicht an den Boden des Gefäßes heranzuführen, um so das gesamte Sediment aufrühren bzw. aufwirbeln zu können, um es anschließend mit der Flüssigkeit auszugießen. Für den Reinigungsvorgang ist unumgänglich, daß der Drehkörper der Form des Gefäßes in dessen Bodenbereich angepaßt ist, um ihn dicht an diesen heranführen zu kön-So-called sediment stirrers are well known. These consist of a rotating body, which is set in rotation by a drive via a drive shaft. The rotating body has wing-shaped plates as stirring parts, which extend essentially perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft and thus set the liquid in which the rotating body is located in rotation. It is necessary to bring the rotating body as close as possible to the bottom of the vessel in order to be able to stir or swirl up all of the sediment in order to then pour it out with the liquid. For the cleaning process, it is essential that the rotating body is adapted to the shape of the vessel in the bottom area in order to be able to bring it close to it.
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nen. Dies hat den Nachteil, daß für unterschiedliche Gefäßformen jeweils passende Drehkörper vorhanden sein müssen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß der Drehkörper, wenn er zu dicht an den Boden geführt wurde, das Gefäß berührt und dieses beschädigt.This has the disadvantage that suitable rotating bodies must be available for different vessel shapes. There is also the risk that the rotating body, if it is placed too close to the ground, will touch the vessel and damage it.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unabhängig von der Form des Gefäßes die darin enthaltene Flüssigkeit gemischt und das Sediment problemlos vollständig aufgewirbelt wird, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung für das Gefäß oder den Drehkörper besteht.The object of the present invention is to design a device of the type mentioned at the beginning in such a way that, regardless of the shape of the vessel, the liquid contained therein is mixed and the sediment is easily and completely whirled up without there being any risk of damage to the vessel or the rotating body.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem Gerät der oben erwähnten Art ausgegangen, und sie wird dadurch gelöst, daß der Drehkörper als Drehkäfig mit einer Deckenplatte, mit einem eine zentrale Öffnung aufweisenden Boden und mit wenigstens zwei die Deckenplatte verbindenden, im wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufenden Streben ausgebildet ist.To solve the problem, a device of the type mentioned above is used, and it is solved in that the rotating body is designed as a rotating cage with a ceiling plate, with a base having a central opening, and with at least two struts connecting the ceiling plate and running essentially parallel to the axis of rotation.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9.Advantageous embodiments emerge from claims 2 to 9.
Zum Aufwirbeln des Sediments wird der Drehkäfig über dem Boden des Gefäßes in Position gebracht und dann mittels des Antriebs über die Antriebswelle in Drehung versetzt. Die zentral angeordnete Öffnung im Boden des Drehkäfigs befindet sich dabei im Abstand oberhalb des Bodens des Gefäßes. Die Flüssigkeit im Bereich des Käfigs wird in eine drehende Bewegung gebracht, wobei die innerhalb des Drehkäfigs befindliche Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft beschleunigt nach außen strebt und durch die seitlichen Öffnungsbereiche des Drehkäfigs, die sich zwischen den Streben befinden, austritt. So entsteht im Innern des Drehkäfigs ein Unterdruck, der dadurch ausgeglichen wird, daß Flüssigkeit, die sich unterhalb des Drehkäfigs befindet, durch die Öffnung in dessen Boden nach oben strömt. Das Sediment, welches sich am Boden des Gefäßes befindet, wird dabei aufgewirbelt und mitgenommen und kann anschließend zusammen mit der Flüssigkeit ausgegossen werden. Dabei ist es nicht notwendig, daß der Drehkäfig sich unmittelbar über dem Boden des Gefäßes befindet.To stir up the sediment, the rotating cage is positioned above the bottom of the vessel and then rotated by the drive via the drive shaft. The centrally located opening in the bottom of the rotating cage is located at a distance above the bottom of the vessel. The liquid in the area of the cage is set in a rotating motion, whereby the liquid inside the rotating cage is accelerated outwards by the centrifugal force and exits through the side opening areas of the rotating cage, which are located between the struts. This creates a negative pressure inside the rotating cage, which is balanced out by the liquid located below the rotating cage flowing upwards through the opening in its bottom. The sediment located at the bottom of the vessel is stirred up and carried along and can then be poured out together with the liquid. It is not necessary for the rotating cage to be located directly above the bottom of the vessel.
Im praktischen Gebrauch kann der Laborant nach Durchführen eines Experiments schnell mit diesem handlichen Gerät das Sediment aufwirbeln, bevor erIn practical use, the laboratory technician can, after carrying out an experiment, quickly stir up the sediment with this handy device before
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das Gefäß leert. Das Gefäß kann dann sogleich oder zu einem späteren Zeitpunkt gereinigt werden. Dies ist möglich, da sich kein Sediment mehr am Boden des Gefäßes befindet und dort eintrocknen kann.the vessel empties. The vessel can then be cleaned immediately or at a later time. This is possible because there is no more sediment at the bottom of the vessel that can dry there.
Ein Rührer der beschriebenen Art ist auch dazu geeignet, Salze, die nicht sofort in Lösung gehen und sich am Boden des Gefäßes abgesetzt haben, in Lösung zu bringen. Durch die Art des Rührers werden sie entweder sofort aufgewirbelt und gehen dann in Lösung, oder sie werden durch den Flüssigkeitsstrom, der während des Rührvorgangs ständig über sie hingeht, so lange an der Oberfläche gelöst, bis die Flüssigkeit den Lösungssättigungsgrad erreicht hat oder die zu lösenden Partikel vollständig aufgelöst sind.A stirrer of the type described is also suitable for dissolving salts that do not dissolve immediately and have settled at the bottom of the vessel. Due to the type of stirrer, they are either immediately stirred up and then dissolve, or they are dissolved on the surface by the liquid stream that constantly passes over them during the stirring process until the liquid has reached the solution saturation level or the particles to be dissolved have completely dissolved.
Das Gerät macht es nicht erforderlich, daß der Drehkäfig bis ganz an den Boden herangeführt wird. Auch muß die Form des Drehkäfigs nicht genau der Form des Gefäßes im Bereich dessen Bodens angepaßt sein. Der erfindungsgemäße Drehkäfig kann somit für viele, unterschiedlich geformte Gefäße verwendet werden. Insbesondere ist er zur Anwendung bei schlanken, zylindrischen Gefäßen geringer Durchmesser, nämlich bei Reagenzgläsern, geeignet.The device does not require the rotating cage to be brought all the way to the bottom. The shape of the rotating cage does not have to be adapted exactly to the shape of the vessel in the area of its bottom. The rotating cage according to the invention can therefore be used for many vessels of different shapes. It is particularly suitable for use with slim, cylindrical vessels of small diameter, namely test tubes.
Da mit dem Gerät die auf dem Boden abgesetzten Schwebeteilchen aufgewirbelt werden können, kann es auch zum Mischen des im Gefäß befindlichen Inhalts benutzt werden.Since the device can stir up the suspended particles that have settled on the bottom, it can also be used to mix the contents of the container.
Vorteilhaft ist es, wenn als Antrieb ein Elektromotor verwendet wird, da Elektromotoren einfach zu bedienen und leicht in ihrer Drehzahl zu regulieren sind. Aufgrund der geringen Lärmbelastung, die sie verursachen, sind sie auch in Laboratorien anwendbar. Elektromotoren, die in vielfältigen Ausführungsformen kostengünstig erhältlich sind, können entweder mit Batterien, einem Akku oder direkt mittels eines Netzanschlusses versorgt werden.It is advantageous to use an electric motor as the drive, as electric motors are easy to operate and their speed is easy to regulate. Due to the low noise they cause, they can also be used in laboratories. Electric motors, which are available inexpensively in a wide range of designs, can be powered either by batteries, a rechargeable battery or directly via a mains connection.
Eine starr ausgebildete Antriebswelle erweist sich als zweckmäßig, da mit ihr der Drehkäfig sicher in das Gefäß eingeführt und dicht über dem Boden des Gefäßes vom Laborant kontrolliert gehalten werden kann.A rigid drive shaft proves to be useful, as it allows the rotating cage to be safely inserted into the vessel and held close to the bottom of the vessel in a controlled manner by the laboratory technician.
Unter Umständen wäre auch die Verwendung einer flexiblen Antriebswelle denkbar, mit welcher der Drehkäfig auch in gebogen ausgeführten Gefäßen inUnder certain circumstances, it would also be possible to use a flexible drive shaft, which would allow the rotating cage to be moved in curved vessels.
den Bereich des Bodens gebracht werden kann.the area of the floor.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Deckenplatte und der Boden des Drehkäfigs jeweils einen kreisförmigen Grundriß von gleichgroßem Durchmesser auf. Dadurch ist der Drehkäfig am besten den in der Regel kreisförmigen Grundrissen der zu reinigenden Gefäße angepaßt. Mit einem derart ausgebildeten Drehkäfig sind auch die besten Resultate zu erzielen, das bedeutet, daß bereits bei geringen Drehzahlen das Sediment vollständig aufgewirbelt wird.In a preferred embodiment, the top plate and the bottom of the rotating cage each have a circular outline of the same diameter. This means that the rotating cage is best adapted to the generally circular outline of the vessels to be cleaned. The best results can be achieved with a rotating cage designed in this way, which means that the sediment is completely whirled up even at low speeds.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Boden einen geringeren Durchmesser als die Deckenplatte aufweist. Dann läßt sich der Drehkäfig auch bei konisch zugehenden Gefäßen nahe an deren Boden heranführen.It is particularly advantageous if the base has a smaller diameter than the cover plate. Then the rotating cage can be brought close to the base of conical vessels.
Besteht der Drehkäfig aus einem korrosionsbeständigen Material, ist eine lange Lebensdauer gewährleistet. Außerdem wird der Inhalt des Gefäßes, der möglicherweise weiter verwendet werden soll, beim Aufwirbeln des Sediments nicht durch Rostpartikel verunreinigt.If the rotating cage is made of a corrosion-resistant material, a long service life is guaranteed. In addition, the contents of the vessel, which may be reused, will not be contaminated by rust particles when the sediment is stirred up.
Es ist möglich, den Drehkäfig aus Kunststoff zu fertigen. Kunststoff ist leicht zu modellieren, so daß unterschiedlich geformte Drehkäfige hergestellt werden können. Außerdem ist es möglich, den Drehkörper in einem Spritzgußverfahren preiswert, einstückig herzustellen.It is possible to make the rotating cage out of plastic. Plastic is easy to model, so that rotating cages of different shapes can be produced. It is also possible to produce the rotating body inexpensively in one piece using an injection molding process.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Drehkäfig aus rostfreiem Stahl gefertigt ist. Dieses hochwertige Material gewährleistet hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer. Außerdem kann Stahl bei hohen Temperaturen gründlich gereinigt werden. It is particularly advantageous if the rotating cage is made of stainless steel. This high-quality material ensures high stability and a long service life. In addition, steel can be thoroughly cleaned at high temperatures.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Streben als dünne, zylindrische Stäbe ausgebildet. Der Drehkäfig, bestehend aus Deckenplatte, Boden und Stäben, kann so leicht und schnell zusammengebaut werden und besitzt dennoch einen stabilen Aufbau.In an advantageous embodiment of the invention, the struts are designed as thin, cylindrical rods. The rotating cage, consisting of a ceiling plate, floor and rods, can thus be assembled quickly and easily and yet still has a stable structure.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:
Figur 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer bevorzugtenFigure 1 is a perspective overall view of a preferred
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts, in stark vergrößertem Maßstab;Embodiment of the device according to the invention, in greatly enlarged scale;
Figur 2 eine perspektivische Gesamtansicht einer anderen AusFigure 2 is a perspective view of another embodiment
führungsform des Geräts.design of the device.
Das in Figur 1 dargestellte Gerät dient zum Aufwirbeln von Sedimenten in Gefäßen und umfaßt einen Elektromotor 1, eine Antriebswelle 2 und einen Drehkäfig 3.The device shown in Figure 1 is used to stir up sediments in vessels and comprises an electric motor 1, a drive shaft 2 and a rotating cage 3.
Der Elektromotor 1, dessen Gehäuse als Handgriff ausgebildet sein kann, ist hinsichtlich seiner Drehzahl regelbar. Er besitzt einen Anschluß an das Netz, seine Stromversorgung kann aber auch durch Batterien oder durch Akkumulatoren geschehen. An den Antrieb des Elektromotors 1 ist eine Antriebswelle 2 angeflanscht. The electric motor 1, whose housing can be designed as a handle, is adjustable in terms of its speed. It has a connection to the mains, but its power supply can also be provided by batteries or accumulators. A drive shaft 2 is flanged to the drive of the electric motor 1.
Die Antriebswelle 2 ist starr oder biegsam und besteht aus einem dünnen Metallstab, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl. Dieser Metallstab wird vom Elektromotor 1 in Drehung versetzt.The drive shaft 2 is rigid or flexible and consists of a thin metal rod, e.g. made of stainless steel. This metal rod is rotated by the electric motor 1.
Der Drehkäfig 3, mit welchem das Aufwirbeln geschieht, besteht aus einer Deckenplatte 4, einem Boden 5 sowie drei Stäben 6 als Streben. Alle Teile sind aus nichtrostendem Stahl gefertigt.The rotating cage 3, which is used for whirling, consists of a ceiling plate 4, a base 5 and three rods 6 as struts. All parts are made of stainless steel.
Die Deckenplatte 4 und der Boden 5 weisen einen kreisförmigen Grundriß auf und besitzen gleiche Durchmesser. Es handelt sich um Kreisscheiben von geringer Dicke.The ceiling plate 4 and the floor 5 have a circular outline and have the same diameter. They are circular disks of small thickness.
Die Deckenplatte 4 und der Boden 5 sind durch die drei Stäbe 6 miteinander so verbunden, daß ihre Ebenen parallel zueinander liegen. Diese Stäbe 6 stehen unter Zentriwinkeln von jeweils 120 Grad zueinander. Es handelt sich um schlanke, zylindrische Stäbe, die ebensogut auch einen elliptischen oder einen dreiecksför-The ceiling plate 4 and the floor 5 are connected to each other by the three rods 6 in such a way that their planes are parallel to each other. These rods 6 are at central angles of 120 degrees to each other. They are slender, cylindrical rods, which could also be elliptical or triangular.
migen Querschnitt aufweisen können.can have a cross-section.
Zur Befestigung der Stäbe 6 sind fluchtend in der Deckenplatte 4 und im Boden 5 Löcher 7 vorgesehen, in welche die Stäbe 6 mit ihren beiderseitigen Enden eingesetzt und befestigt sind.To fasten the rods 6, holes 7 are provided in the ceiling plate 4 and the floor 5, into which the rods 6 are inserted and fastened with their ends on both sides.
Das freie Ende der Antriebswelle 2 ist zentrisch auf der Oberseite der Deckenplatte 4 befestigt.The free end of the drive shaft 2 is centrally mounted on the top of the ceiling plate 4.
Der Boden 5 weist eine kreisförmige Öffnung 8 auf, die zentrisch angeordnet ist.The base 5 has a circular opening 8 which is arranged centrally.
Wird der Drehkäfig 3 in die Nähe des Gefäßbodens gebracht und der Elektromotor 1 angeschaltet, versetzen die Stäbe 6 des Drehkäfigs 3 die sie umgebende Flüssigkeit in eine drehende Bewegung und erzeugen somit einen Flüssigkeitswirbel. Aufgrund der Zentrifugalkraft drängen Flüssigkeitsteile aus dem Innern des Drehkäfigs 3 durch die seitlichen Öffnungsbereiche 9 nach außen zur Wandung des Gefäßes. Dies hat zur Folge, daß Teile der Flüssigkeit, die sich unterhalb des Bodens 5 befinden, durch dessen Öffnung 8 hochgesaugt werden. Dabei wird das Sediment beginnend an seiner Oberfläche mitgerissen und schnell in einen Kreislauf gebracht. In diesem strömt es durch die Öffnung 8 und das Innere des Drehkäfigs 3 und anschließend durch die Öffnungsbereiche 9 zwischen den Stäben 6 zur Wandung des Gefäßes und von dort nach unten zum Sediment. Der Vorgang ist beendet, wenn das Sediment vollständig in den Kreislauf gebracht worden ist, so daß nach Herausnehmen des Drehkäfigs 3 das Gefäß durch Kippen rückstandslos geleert werden kann.If the rotating cage 3 is brought close to the bottom of the vessel and the electric motor 1 is switched on, the rods 6 of the rotating cage 3 cause the liquid surrounding them to rotate and thus create a liquid vortex. Due to the centrifugal force, liquid parts from the inside of the rotating cage 3 push out through the side opening areas 9 to the outside of the wall of the vessel. This means that parts of the liquid that are below the bottom 5 are sucked up through its opening 8. The sediment is thereby entrained, starting at its surface, and quickly brought into a cycle. In this cycle, it flows through the opening 8 and the inside of the rotating cage 3 and then through the opening areas 9 between the rods 6 to the wall of the vessel and from there downwards to the sediment. The process is finished when the sediment has been completely circulated, so that after removing the rotating cage 3, the vessel can be emptied without residue by tilting it.
Befinden sich über dem Sediment Schwebeteilchen, so findet deren innige Vermischung mit der Flüssigkeit und dem Sediment statt.If there are suspended particles above the sediment, they will mix thoroughly with the liquid and the sediment.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Gerät besitzt der Drehkäfig 10 zwecks vereinfachter Herstellung eine andere Gestalt. Die Wirkungsweise ist jedoch die gleiche wie bei dem zuvor beschriebenen Drehkäfig 3.In the device shown in Figure 2, the rotating cage 10 has a different shape for the purpose of simplifying production. However, the mode of operation is the same as with the rotating cage 3 described above.
Zwischen einer Deckenplatte 11 und einem Boden 12, die beide wiederum als gleichgroße, kreisförmige Platten ausgebildet sind-, befindet sich hier eine zylindrische, dünnwandige Hülse 13 aus. dem gleichen Material wie Deckenplatte 11 und Boden 12, also aus einem nicht korrodierenden Metall.Between a ceiling plate 11 and a base 12, both of which are in turn designed as equally sized, circular plates, there is a cylindrical, thin-walled sleeve 13 made of the same material as the ceiling plate 11 and base 12, i.e. of a non-corrosive metal.
Die Hülse 13 besitzt vier unter Zentriwinkeln von jeweils 90 Grad angeordnete, große Bohrungen 14, die etwa in halber Höhe der Hülse 13 vorgesehen sind. Diese vier Bohrungen 14 sind kreisförmig und besitzen gleiche Durchmesser, etwa entsprechend demjenigen einer Öffnung 15 des Bodens 12. Die Bohrungen 14 können jedoch auch oval oder sogar rechteckig ausgebildet sein. Die zwischen den Bohrungen 14 stehenden Wandbereiche bilden den Boden 12 mit der Deckenplatte 11 verbindende Streben.The sleeve 13 has four large holes 14 arranged at central angles of 90 degrees each, which are provided approximately halfway up the sleeve 13. These four holes 14 are circular and have the same diameter, approximately corresponding to that of an opening 15 in the base 12. However, the holes 14 can also be oval or even rectangular. The wall areas between the holes 14 form struts connecting the base 12 to the ceiling plate 11.
Das Gerät kann auch so hergestellt werden, daß in einen Zylinder von unten her eine Bohrung angebracht wird und seitlich zwei durchgehende Bohrungen, jeweils in einem Winkel von 90 Grad versetzt, durch den Zylinder angebracht werden, so daß dann der Rührer aus zwei Teilen besteht, dem Rührkäfig und der Rührachse. Bei sehr kleinen Durchmessern kann auch das ganze Rührgerät aus einem stabförmigen Körper, der entsprechend abgedreht wird, gefertigt werden.The device can also be manufactured in such a way that a hole is drilled into a cylinder from below and two through-holes are drilled through the cylinder at the sides, each at an angle of 90 degrees, so that the stirrer then consists of two parts, the stirrer cage and the stirrer axis. For very small diameters, the entire stirrer can also be made from a rod-shaped body that is turned accordingly.
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R 5009/98 27. März 1998R 5009/98 27 March 1998
Zusammenstellung der BezugszeichenList of reference symbols
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1998
- 1998-03-31 DE DE29805820U patent/DE29805820U1/en not_active Expired - Lifetime
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