DE3043335A1 - Magnetic stirrer with propelling electromagnets - with some pole pairs pointing towards centre to stabilise magnetic bar position - Google Patents
Magnetic stirrer with propelling electromagnets - with some pole pairs pointing towards centre to stabilise magnetic bar positionInfo
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Abstract
Description
Magnet-Rühre inr ichtung Magnetic stirring device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnet-Rühreinrichtung mit einer. Basis, die zur Abstützung eines die zu rührende Flüssigkeit und einen magnetischen Rührstab enthaltenden Gefässes dient und die eine Elektromagnetanordnung enthält, deren in mehreren Paaren einander gegenüberliegende Pole sich an der Oberseite bzw.The invention relates to a magnetic stirring device with a. Base, which is used to support one of the liquid to be stirred and a magnetic one The vessel containing the stirring rod is used and contains an electromagnet arrangement, whose poles opposite one another in several pairs are located on the top or
Stirnseite der Basis befinden und deren Erregerwicklungen zur Erzeugung eines an den einzelnen Polen herrschenden Magnetfeldes veränderlicher Größe mit Strom beaufschlagbar sind.Face of the base are located and their excitation windings to generate a magnetic field of variable magnitude prevailing at the individual poles Electricity can be applied.
Eine derartige Einrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 09 365 bekannt und enthält als Elektromagnetanordnung einander paarweise gegenüberliegende Spulen, deren durch Wechselstromspeisung der Spulen erzeugte Magnetfelder in Zusammenwirkung den Rührstab in Umdrehung versetzen.Such a device is from the German Offenlegungsschrift 27 09 365 known and contains as an electromagnet arrangement in pairs opposite one another Coils, their magnetic fields generated by alternating current supply of the coils in cooperation turn the stirring rod.
Die bekannte Einrichtung besitzt den Nachteil, daß eine stabile berührungslose Lagerung des Rührstabes innerhalb des die zu rührende Flüssigkeit enthaltenden Gefässes während des Betriebes nicht immer möglich ist, daß weiter insbesondere beim Inbetriebsetzen der Einrichtung die Zentrierung des Rührstabes Schwierigkeiten bereitet und daß insbesondere der Bereich verwendbarer Rührstablängen sehr begrenzt ist, wodurch sich eine Begrenzung der Anwendungsmöglichkeiten der bekannten Rühreinrichtung ergibt.The known device has the disadvantage that a stable contactless Storage of the stirring rod inside the vessel containing the liquid to be stirred During operation, it is not always possible to continue, especially when starting up the establishment of the centering of the stir bar difficulties prepares and that in particular the range of usable stirring rod lengths is very limited, which limits the application possibilities of the known stirring device results.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, mit Rührstäben verschiedener Länge jeweils in gleicher Weise einen stabilen Betrieb zu ermöglichen und große Kraftwirkungen zu erzeugen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Rühreinrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Pole eines Polpaares in Aufsicht mit Bezug auf ein gemeinsames Zentrum radial langgestreckte Polschuhe aufweisen.The object of the invention is to be achieved with stirring rods different lengths to enable stable operation in the same way and to produce great force effects. According to the invention, this object is achieved in a Stirring device of the type described above solved in that the poles of a Pole pair in plan view with respect to a common center radially elongated Have pole pieces.
Zweckmäßig sind die Pole sämtlicher Polpaare mit Polschuhen versehen, wobei entweder nur ein Polschuhpaar die vorerwähnte, langgestreckte Form aufweist oder aber sämtliche Polschuhpaare in Radialrichtung langgestreckt ausgebildet sind. Die in Radialrichtung mit Bezug auf das gemeinsame Zentrum langgestreckten Polschuhe können etwa spitz dreieckige oder etwa langgestreckt tropfenförmige Aufsichtsgestalt haben.The poles of all pole pairs are expediently provided with pole pieces, either only one pair of pole pieces having the aforementioned elongated shape or all pole shoe pairs are elongated in the radial direction. The pole pieces elongated in the radial direction with respect to the common center can be pointed triangular or elongated teardrop-shaped plan view to have.
Es hat sich gezeigt, daß diese Formurfl von PoJschuh'n dj(' Z(ntrierung des Rührstabs und einen stabilen Betrieb in einem weiten Drehzahlbereich und bei verschiedenen Rührstablängen ermöglicht.It has been shown that this formula of PoJschuh'n dj ('Z (ntration of the stir bar and stable operation in a wide speed range and at different stirring rod lengths possible.
Außerdem führt die Formung der Polschuhe zu einer Erhöhung der erreichbaren Kraftwirkung auf den Rührstab. Diese Kraftwirkung kann noch gesteigert werden, wenn gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung einander gegenüberstehende Paare von Polschuhen über einen gemeinsamen, in der Basis befindlichen, im Querschnitt etwa U-förmigen Kern miteinander verbunden sind, auf dem den Polschuhen jeweils zugeordnete Erregerwicklungen sitzen.In addition, the shaping of the pole pieces leads to an increase in the achievable Force effect on the stir bar. This force can be increased if according to an expedient development, opposing pairs of pole pieces via a common, located in the base, approximately U-shaped in cross-section Core are connected to each other, on which the pole pieces each associated excitation windings sit.
Die Polschuhe können mit ihrer Oberseite entweder bündig in einer Abstützfläche der Basis liegen oder aber unmittelbar unter einer aus nichtmagnetischem Werkstoff, insbesondere Kunststoff oder rostfreiem Stahl, bestehenden Kapselung der Basis liegen.The top of the pole shoes can either be flush with one another Support surface of the base lie or directly below one made of non-magnetic material, in particular plastic or stainless steel, existing encapsulation of the base.
Dies vereinfacht die Sauberhaltung der Basis der Einrichtung und ermöglicht ein störungsfreies Aufsetzen des die zu rührende Flüssigkeit enthaltenden Gefässes.This simplifies and enables the base of the facility to be kept clean trouble-free placement of the vessel containing the liquid to be stirred.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung können die Polschuhe jeweils an aus magnetisch aktivem Werkstoff gefertigten Verbindungsstücken befestigt sein, welche sich etwa in Vertikalrichtung zur Basis hin erstrecken und Teil der Elektromagnetanordnung sind oder welche jeweils abgewinkelt zur vertikal zu halternden Basis geführt sind. Mit ihren von den Polschuhen abliegenden Enden sind diese Verbindungsstücke in der Basis verankert.According to a very advantageous development, the pole shoes each attached to connecting pieces made of magnetically active material be, which extend approximately in the vertical direction towards the base and part of the Electromagnet assembly are or which are angled to the vertical to be held Base. With their ends remote from the pole pieces, these are connecting pieces anchored in the base.
Ragen die Verbindungsstücke vertikal von der Basis auf, so ist es möglich, zwischen den Verbindungsstücken unterhalb des von den Polschuhen abgestützten Gefässes mit der zu rührenden Flüssigkeit ein Gerät aufzustellen, etwa eine Kühlluft spendende Düse oder aber eine zum Erhitzen der Flüssigkeit dienenden Bunsenhrenner.If the connectors protrude vertically from the base, so it is possible between the connecting pieces below that supported by the pole pieces Set up a device, such as cooling air, in the vessel with the liquid to be stirred dispensing nozzle or a Bunsen big booster that serves to heat the liquid.
Schließlich ist es bei der hier angegebenen Einrichtung möglich, die Basis aus einem die Erregerwicklungen und Teile einer damit gekoppelten Kernanordnung enthaltenden Abschnitt und einem damit lösbar verbundenen, die Polschuhe bzw. deren Verbindungsstücke halternden Abschnitt zusammenzusetzen. Diese Ausbildung erleichtert die Herstellung der Einrichtung und auch deren Montage. Ausserdem ist es möglich, verschiedenartige, die Polschuhe bzw. deren Verbindungsstücke halternde Abschnitte mit einer einzigen, die Erregerwicklungen und Teile der Kernanordnung enthaltenden Einheit nach dem Baukastenprinzip zusammenzusetzen.Finally, with the facility specified here, it is possible to use the Basis of one of the excitation windings and parts of a core arrangement coupled to it containing section and a releasably connected thereto, the pole shoes or their Connecting pieces to assemble the retaining section. This training makes it easier the manufacture of the device and its assembly. It is also possible various sections holding the pole pieces or their connecting pieces with a single one containing the excitation windings and parts of the core assembly Assemble unit according to the modular principle.
Die Erregerwicklungen der Magnetanordnung werden bei der hier vorgeschlagenen Einrichtung jeweils mit Rechteckwellen-Speisespannungen so angesteuert, daß die Erregerwicklungen einander diametral gegenüberliegender Pole eine phasengleiche Erregung erfahren, während die Erregerwicklungen eines hierzu um 90° räumlich versetzten Polpaares mit einer hierzu um 90' e elektrisch phasenverschobenen Rechteckwelle beaufschlagt werden. Diese Ansteuerung der Erregerwicklungen hat sich zur Erzielung eines stabilen Betriebes und zur sofortigen Zentrierung des magnetischen Rührstabes bei Inbetriebnahme als sehr vorteilhaft erwiesen.The excitation windings of the magnet arrangement are proposed here Device controlled with square wave supply voltages so that the Excitation windings of diametrically opposite poles are in phase excitement experienced while the excitation windings to do this 90 ° spatially offset pair of poles with one electrically phase-shifted by 90 'e Square wave are applied. This control of the excitation windings has to achieve stable operation and for immediate centering of the magnetic Stirring rod proved to be very advantageous at start-up.
Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung auch die Vervielfachung der vorgeschlagenen Magnet-Rühreinrichtung zu riihrplattenartigen Anordnungen umfaßt, welche bei synchroner Ansteuerung der Magnetanordnungen der einzelnen Einrichtungen zwischen diesen gelegene weitere Bereiche aufweist, in denen ein in einem Gefäß mit Flüssigkeit befindlicher Rührstab zur Rotation veranlaßt wird.It should also be mentioned that the invention is also the multiplication of the proposed magnetic stirring device comprises stirring plate-like arrangements, which with synchronous control of the magnet arrangements of the individual facilities has further areas located between these, in which one in a vessel liquid stirring rod is caused to rotate.
Außerdem umfaßt die Erfindung auch die Verwendung der vorgeschlagenen Magnet-Rühreinrichtung zu Haushaltszwecken.In addition, the invention also includes the use of the proposed Magnetic stirring device for household purposes.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete perspektivische Ansicht einer Maqnet-Riihreinrichtung, Fig. 2 eine gegenüber Figur 1 abgewandelte Maqnet-Rühreinrichtung in perspektivischer Darstellungsweise, Fig. 3 eine Seitenansicht einer wiederum abgewandelten Ausführungsform, Fig. 4 einen Schnitt durch eine nochmals abgewandelte Ausführungsform einer Magnet-Rühreinrichtung und Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Rühreinrichtung mit einer wiederum abgewandelten Anordnung der Pole bzw. Polschuhe.Some exemplary embodiments are described below with reference to FIG the drawing explained in more detail. The figures show: FIG. 1 a partially in section Drawn perspective view of a Maqnet-stirrer device, FIG. 2 an opposite Figure 1 modified Maqnet stirring device in a perspective representation, FIG. 3 shows a side view of a further modified embodiment, FIG. 4 shows a Section through a further modified embodiment of a magnetic stirring device and FIG. 5 shows a plan view of a stirring device with a again modified one Arrangement of the poles or pole shoes.
In Figur 1 ist eine etwa kreisscheibenförmige Basis der Rühreinr-ichttlng mit 1 bezeichnet. Der Rührstab 2, welcher ein magnetisches Moment besitzt und beispielsweise von einem kunststoffummantelten, magnetischen Stab gebildet sein kann, befindet sich in einem in Figur 1 strichpunktiert angegebenen Gefäß 3, welches auf die Oberseite der Basis 1 aufgesetzt ist.In Figure 1 is an approximately circular disk-shaped base of the agitator-ichttlng denoted by 1. The stir bar 2, which has a magnetic moment and for example can be formed by a plastic-coated, magnetic rod is located in a vessel 3, indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, which is on the top the base 1 is attached.
In die Basis 1 eingeschlossen ist eine einen Kern 4 mit vier Vertikalschenkeln 5 und diese jeweils umschlingenden Erregerwicklungen 6 enthaltende Elektromagnetanordnung, welche über elektrische Anschlüsse 7 impulsweise oder auch kontinuierlich derart mit Strom beaufschlagt wird, daß an den einzelnen, den Erregerwicklungen 6 jeweils zugeordneten Polen magnetische Felder wechselnder Größe auftreten, die sich auf der Oberseite der Basis 1 so überlagern, daß der Rührstab 2 in dem Gefäß 3 zu Drehungen veranlaßt wird.Enclosed in the base 1 is a core 4 with four vertical legs 5 and the electromagnet arrangement containing these respective looping excitation windings 6, which via electrical connections 7 in pulses or continuously in such a way is applied with current that on the individual, the excitation windings 6 each associated poles magnetic fields of varying sizes occur, which are based on overlay the top of the base 1 so that the stirring rod 2 in the vessel 3 rotates is initiated.
Die Vertikalschenkel 5 gehen an ihren oberen Enden jeweils in Polschuhe 8 über, welche in Aufsicht langgestreckt eiförmige, langgestreckt tropfenförmige oder spitz dreieckige Form besitzen. Die schmalen bzw. spitzen Enden der Polschuhe weisen auf ein gemeinsames Zentrum hin.The vertical legs 5 each go into pole shoes at their upper ends 8 over, which in plan view elongated egg-shaped, elongated teardrop-shaped or have a pointed triangular shape. The narrow or pointed ends of the pole pieces indicate a common center.
Die Oberseiten der Polschuhe 8 liegen fluchtend in der nach oben weisenden Fläche 9 eines flach scheibenförmigen Teiles oder Abschnittes 10 der Baiss 1, wobei der Abschnitt 10 über eine Teilfuge 11 an einen unteren Abschnitt 12 der Basis angrenzt. Die Teilfuge 11 erstreckt sich durch die gesamte Anordnung einschließlich der Vertikalschenkel 5 der Elektromagnetanordnung, derart, daß die Basisabschnitte 10 und 12 lösbar zusammengespannt werden können.The upper sides of the pole shoes 8 are aligned in the upwardly facing Surface 9 of a flat disk-shaped part or section 10 of the bearish 1, wherein the section 10 adjoins a lower section 12 of the base via a parting line 11. The parting line 11 extends through the entire arrangement including the vertical legs 5 of the electromagnet assembly, such that the base sections 10 and 12 are releasably clamped together can be.
Während bei der Ausführungsform nach Figur 1 die Polschuhe 8 Teil des Abschnittes 10 der Basis 1 bilden, sind die Polschuhe 8 bei der Ausführungsform nach Figur 2 an den oberen Enden von aus magnetisch aktivem Werkstoff gefertigten Verbindungsstücken 13 befestigt, welche mit ihren unteren Enden in dem Abschnitt 10 der Basis verankert sind und an den oberen Enden der Vertikalschenkel 5 des Kernes 4 der Magnetanordnung anliegen. Die Verbindungsstücke 13 stellen also Verlängerungen der magnetischen Schliessungskreise dar, derart, daß ein eine Flüssigkeit und den Rührstab 2 enthaltendes Gefäß 3 in bestimmter Höhe oberhalb der Oberseite 9 der Basis 1 abgestützt werden kann. Die Abstützung des Gefässes erfolgt durch die Polchuhe 8 allein oder in Zusammenwirkung mit zusätzlichen Halte- und Abstützmitteln.While in the embodiment of Figure 1, the pole pieces 8 part of the portion 10 of the base 1 are the pole pieces 8 in the embodiment according to Figure 2 at the upper ends of made of magnetically active material Connectors 13 attached which with their lower ends are anchored in the section 10 of the base and at the upper ends of the vertical legs 5 of the core 4 of the magnet assembly are in contact. The connectors 13 are so Extensions of the magnetic closing circles, such that a liquid and the vessel 3 containing the stirring rod 2 at a certain height above the top 9 of the base 1 can be supported. The vessel is supported by the pole shoes 8 alone or in conjunction with additional holding and supporting means.
Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß zwischen die Verbindungsstücke 13 auf die Basis 1 ein Bunsenbrenner 14 gesetzt werden kann, mittels welchem der Inhalt des Gefässes 3 während des Rührens vermittels des Rührstabs 2 erwärmt werden kann.From Figure 2 it can be seen that between the connecting pieces 13 A bunsen burner 14 can be placed on the base 1, by means of which the contents of the vessel 3 can be heated by means of the stirring rod 2 while stirring.
Soll die Magnet-Rühreinrichtung an einer senkrechten Wand aufgehängt oder mit ihrer Basis vertikal gehaltert werden, so können nach der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform die Verbindungsstücke 13 auch jeweils abgewinkelt ausgeführt werden und mit einem horizontalen Abschnitt in der vertikal stehenden Basis 1 bzw. dem Abschnitt 10 der letzteren verankert sein. Im allgemeinen fällt die in diesem Falle unterschiedliche Länge der Verbindungsstücke 13 magnetisch wegen des ungleich höheren maqnetischen Widerstandes des Spaltraumes zwischen den Polschuhen 8 und dem Rührstab 2 nicht ins Gewicht. In bestimmten Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, die unterschiedliche Länge der Verbindungsstücke 13 zur Vergleichmäßigung des magnetischen Schließungskreises durch unterschiedliche Querschnittswahl auszugleichen.Should the magnetic stirring device be hung on a vertical wall or be supported with their base vertically, so can according to the one shown in FIG Embodiment, the connecting pieces 13 are also designed to be angled and with a horizontal portion in the vertically standing base 1 and the Section 10 of the latter will be anchored. In general, it falls in this case different lengths of the connecting pieces 13 magnetically because of the disproportionately higher magnetic resistance of the gap between the pole pieces 8 and the stirring rod 2 does not matter. In certain cases, however, it may be useful to use the different Length of the connecting pieces 13 to even out the magnetic circuit to be compensated by choosing different cross-sections.
Es sei bemerkt, daß die Anordnung der Verbindungsstücke 13 zwischen einer die Elektromagnetanordnung enthaltenden Basis und den Polschuhen einen unabhängig von der Formung der Polschtihe bedeutsamen Gedanken darstellt.It should be noted that the arrangement of the connecting pieces 13 between a base containing the electromagnet assembly and the pole pieces one independently of the formation of the Polschtihe represents significant thoughts.
Die Ausführungsform nach Figur 4 ist derjenigen nach Figur 1 ähnlich, jedoch liegen hier die Oberseiten der Polschuhe 8 nicht an der Oberseite 9 der Basis 1 frei, sondern befinden sich unmittelbar unterhalb einer Kapselung 15 der Basis 1, wobei diese Kapselung aus Kunststoff, etwa Tetrafluoräthylen, oder aus nichtmagnetischem, rostfreiem Stahl, gefertigt sein kann. In jedem Falle ist die Kapselung 15 bezüglich Stärke und bezüglich Material so gewählt, daß die Ausbildung des den Rührstab 2 beeinflussenden magnetischen Feldes nicht wesentlich behindert wird. Die Anordnung kann im übrigen so getroffen sein, daß die Elektromagnetanordnung sowie die Polschuhe 8 nach vorbereitender Montage innerhalb der Basis 1 in Kunststoff eingegossen werden.The embodiment of Figure 4 is similar to that of Figure 1, however, the tops of the pole pieces 8 are not located here at the Top 9 of the base 1 free, but are located immediately below one Encapsulation 15 of the base 1, this encapsulation made of plastic, such as tetrafluoroethylene, or made of non-magnetic stainless steel. In any case the encapsulation 15 is selected in terms of strength and material so that the Formation of the magnetic field influencing the stirring rod 2 is not essential is hindered. The arrangement can also be made so that the electromagnet arrangement as well as the pole shoes 8 after preparatory assembly within the base 1 in plastic be poured.
Die in Figur 5 in Aufsicht gezeigte Magnet-Rühreinrichtung besitzt bei im übrigen ähnlicher Ausbildung wie die Einrichtungen nach den Figuren 1 und 4 jeweils unterschiedliche Paare einander gegenüberstehender Polschuhe. Das Polschuhpaar 8a stimmt in seiner Gestalt mit der Form der Polschuhe 8 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen überein. Das demgegenüber um 90" räumlich versetzte Polschuhpaar 8b hat in Aufsicht die Gestalt von vergleichsweise breiten Kreissektorgebilden. Die Ansteuerung der den Polschuhpaaren 8a bzw. 8b zugeordneten Erregerwicklungen erfolgt durch Rechteckwellen-Speisespannungen einer der gewünschten Drehzahl des Rührstabes entsprechenden Frequenz mit gegenseitiger Phasenverschiebung entsprechend dem räumlichen Versatz der Polschuhpaare, im vorliegenden Beispiel mit einer Phasenverschiebung von 90". Eine ähnliche Speisung der Erregerwicklungen ist auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen.The magnetic stirring device shown in plan view in FIG. 5 has with otherwise similar training as the facilities according to Figures 1 and 4 different pairs of opposing pole pieces. The pair of pole shoes 8a agrees in its shape with the shape of the pole pieces 8 of the previously described Embodiments match. The pair of pole shoes offset by 90 " 8b has the shape of comparatively broad circular sector formations in plan view. The control of the field windings assigned to the pole shoe pairs 8a and 8b takes place through square wave supply voltages one of the desired speed of the Stir rod corresponding frequency with mutual phase shift accordingly the spatial offset of the pole shoe pairs, in the present example with a phase shift of 90 ". A similar supply of the excitation windings is also in the case of the previously described Embodiments provided.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |