DE4232935A1 - Magnetrührwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Rührwerk mit einer Rührwerkswelle, einem Antrieb, einem Rührwerkzeug und einer berührungslos wirkenden Kupplung zur Übertragung eines Antriebsmoments vom Antrieb über die Rührwerkswelle auf das Rührwerkzeug.

Derartige Rührwerke sind beispielsweise als permanentmagnetische Drehrührwerke bekannt. Die Drehmomentübertragung zwischen Antriebsmotor und Rührwerkswelle erfolgt nach dem Prinzip der magnetischen Radialkupplung. Der äußere Kupplungsteil ist mit einem Elektromotor mit stufenlos regelbarem Getriebe verbunden und versetzt den inneren Kupplungsteil über einen Luftspalt in eine mit dem Getriebe synchrone Rotationsbewegung. Alternativ sind hydraulische, pneumatische oder andere Getriebearten einsetzbar. In dem Luftspalt zwischen inneren und äußeren Kupplungsteil ist ein Spaltrohr aus paramagnetischem Werkstoff angeordnet, das beispielsweise über eine Kühlsäule mit einen Autoklaveninnenraum verbunden ist, wobei das innere Antriebssystem druckdicht gegen den Autoklaveninnenraum abschließt. Die Kühlsäule hält dabei die hohen Autoklaventemperaturen von dem Magnetsystem und den Lagern fern.

Das Spaltrohr mit der anschließenden Kühlsäule stellt mit dem Autoklaveninnenraum ein gemeinsames Volumen dar. Da innerhalb der Kühlsäule beziehungsweise dem Spaltrohr die Rührwelle angeordnet und gelagert ist, muß innerhalb des Spaltrohres und der anschließenden Kühlsäule eine Dichtung vorgesehen werden, die den Autoklavenraum von dem Volumen des Spaltrohres beziehungsweise Kühlrohres trennt, damit die Rührwerkwellenlager vor der Autoklavenatmosphäre geschützt ist. Über diese Dichtung ragt die drehende Rührwerkswelle frei in den Autoklaveninnenraum hinein. Die Lagerung dieses frei herausragenden Wellenendes bereitet Probleme, da die Welle leicht unter den Reaktionskräften ausgelenkt wird und zu Schwingungen neigt.

Insbesondere bei mikrobiologischen Prozessen dürfen die Dichtungen zwischen der drehenden Rührwerkswelle und dem ruhenden Spalt- beziehungsweise Kühlrohr nicht versagen. Die Folge wäre sonst der Verlust der gesamten Charge.

Diese Dichtungen und Lager stellen bei den bekannten Magnetrührwerken eine immerwährende Schwachstelle dar und wirken sich besonders nachteilig im aseptischen und sterilen Anwendungsbereich aus. Der obere Teil des Spaltrohres beziehungsweise des Kühlrohres weist ohne Belüftung ein ständiges Luftpolster auf, das sich nicht oder nur unsicher im Autoklaven sterilisieren läßt. Die Lagerung läßt sich darüber hinaus nicht schmieren. Ohne geeignete Lager können aber die Rührwerkswellen nicht beliebig lang gebaut werden. Die innerhalb des Spaltrohres vorzusehenden Lager und Dichtungen bilden unkontrollierbare Bereiche, in denen sich Mikroorganismen festsetzen können. Auch durch aufwendige Dichtungen mit Sperrmedien lassen sich die Probleme nicht befriedigend lösen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Rührwerke zu vermeiden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die berührungslos wirkende Kupplung zwischen Rührwerkswelle und Rührwerkzeug vorgesehen ist, wobei die Rührwerkswelle innerhalb eines Rohres angeordnet ist. Das Rohr dient als Führungsrohr für die Rührwerkswelle. Dadurch ist es möglich, jede Länge auszuführen, weil die Wellenlagerung bis an die Kupplung herangeführt werden kann. Innerhalb des Führungsrohrs kann man problemlos normale Werkstoffe einsetzen. Das Rohr weist keine tote Zone auf. Es kann problemlos gereinigt und sterilisiert werden. Außerdem werden anfällige zusätzliche Gleitringdichtungen vermieden. Das Produkt im Autoklaven ist hermetisch gegen die Umwelt abgedichtet.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rührwerkzeug auf dem Rohr, insbesondere mittels eines Gleitlagers, drehbeweglich gehaltert ist und wobei das Lager vorzugsweise durch das zu rührende Medium geschmiert wird. Durch diese Lagerung auf dem feststehenden Rohr werden Schwingungen vermieden. Die Lebenserwartung der Lager ist erhöht. In besonderen Fällen reicht hierbei eine radiale Lagerung aus, da in untergeordneten Fällen der axiale Halt des Rührwerkzeugs durch die magnetischen Kräfte erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rührwerkswelle innerhalb des Rohres mindestens zweifach gelagert ist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Auslenkungen der Rührwerkswellen werden durch diese Maßnahme vorteilhaft vermieden. Kritische Drehzahlen der Welle werden beherrscht. Auch unter ungünstigen konstruktiven Randbedingungen kann das Rührwerkzeug an der zum Rühren und Mischen optimalen Stelle konstruktiv vorgesehen werden.

Die Maßnahme, daß das Rührwerkzeug als Impeller mit einer das Rohr teilweise umhüllenden inneren und einer äußeren Oberfläche mit mindestens einem die beiden Oberflächen verbindenden Kanal ausgebildet ist, dient zur Verbesserung der selbstreinigenden Eigenschaft des Rührwerkzeugs. Beim Betrieb des Rührwerkzeugs wird der innere Bereich um das Lager ständig mit dem zu mischenden Produkt gespült. Im Falle einer Reinigung erreicht die Reinigungsflüssigkeit auch die schwer zugänglichen Stellen im Bereich der Lager.

In Verbindung damit, daß der Kanal ein Gefälle aufweist, kann das Produkt oder die Reinigungsflüssigkeit nach Entleeren des Behälters auch aus dem Rührwerkzeug auslaufen.

Die hermetische Trennung des Behälterinnenraumes wird dadurch erreicht, daß das Rohr am antriebsseitigen Ende eine Dichtung oder Dichtfläche aufweist.

Die Befestigung des Rührwerkzeuges am Behälter wird erleichtert, wenn das Rohr am antriebsseitigen Ende einen Montageflansch aufweist.

Die Maßnahme, daß eine zweite Kupplung zwischen Antrieb und Rührwerkswelle angeordnet ist, dient der leichteren Zerlegung des Rührwerks.

Bei temperaturkritischen Prozessen ist es vorteilhaft, wenn das Rohr einen Innenraum aufweist, der beheizbar oder kühlbar ausgebildet ist.

Demselben Zweck dient die Maßnahme, daß das Rohr selbst kühlbar oder heizbar, zu diesem Zweck vorzugsweise doppelwandig, ausgebildet ist.

Die Merkmale des Rührwerks wirken sich besonders vorteilhaft aus, wenn das Rührwerk in Behältern für mikrobiologische Prozesse verwendet wird.

Konstruktiv läßt sich das Rührwerk noch weiter vereinfachen, wenn der Antrieb im Rohr angeordnet ist, vorzugsweise unter Verzicht auf eine Welle.

Die Erfindung wird in einer Figur beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten der Figur zu entnehmen sind. Die Figur zeigt im einzelnen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Magnetrührwerk in einem Axialschnitt.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Lager- und Schutzrohr, innerhalb dessen eine Antriebswelle 2 mittels Lager 7 und 8 drehbar fixiert ist. Das untere Ende des Lager- und Schutzrohres 1 ist als topfartiges Spaltrohr ausgebildet, das den Abschluß des Lager- und Führungsrohres bildet. In das Spaltrohr 12 ragt die Rührwerkswelle 2 hinein, die an ihrem unteren Ende eine mit mehreren Permanentmagneten bestückte Magnetscheibe 5 drehfest trägt. Das Spaltrohr 12 wird außen von Impellerkopf 13 teilweise umhüllt. Im Inneren des Impellerkopfes 13 ist der Magnetscheibe 5 gegenüberliegend eine nicht dargestellte Anzahl entgegengesetzt polarisierter Permanentmagnete angeordnet, so daß sich durch die magnetischen Kräfte zwischen Magnetscheibe 5 und den Permanentmagneten berührungsfrei ein Drehmoment von Antriebswelle 2 auf den Impellerkopf 13 übertragen läßt. Als Rührwerkzeuge trägt der Impellerkopf 13 an Stegen befestigte Flügel 4. Die Lagerung des Impellerkopfes erfolgt durch das produktgeschmierte Gleitlager 6, daß auf einen an Spaltrohr 12 nach unten angeformten Wellenstummel 14 sitzt.

Die innere Vertiefung mit Oberfläche 15 des Impellers 13 ist über Kanal 3 mit der äußeren Oberfläche 16 des Impellers 13 verbunden. Bei Drehung des Impellers wird von dem teilweise radial nach außen gerichteten Kanal 3 ein Pumpeffekt erzeugt, der die im topfförmigen Hohlraum des Impellers 13 vorhandene Flüssigkeit nach außen strömen läßt. Die innere Oberfläche des Impellers wird dadurch ständig mit Produktflüssigkeit gespült, was einen selbstreinigenden Effekt bewirkt.

Das obere Ende des Führungs- und Lagerrohres läuft in einer Führungsfläche 17 mit anschließendem Montageflansch 18 aus. In der Führungsfläche 17 ist eine Dichtnut mit Dichtung 11 eingeformt, die den Spalt zwischen Führungsfläche 17 und Montagestutzen 19 in Behälterwandung 20 schließt. In Fig. 1 ist der Montagestutzen 19 und Wandung 20 in unterbrochener Linienführung dargestellt.

Zum Zwecke des Antriebs ist die Rührwerkswelle 2 über Kupplung 9 und Getriebe 21 mit Antrieb 10 verbunden. Der Antrieb 10 und das Getriebe 21 sind koaxial direkt auf dem Montageflansch 18 festgeschraubt.

Dadurch ist eine sehr platzsparende und robuste Rührwerkskonstruktion verwirklicht, die die Nachteile der bekannten Rührwerke vermeidet.

In bestimmten Fällen können als Antrieb auch feststehende Wicklungen innerhalb des Führungsrohres 1 angeordnet werden, die bei entsprechender Ansteuerung, beispielsweise mittels bekannter Schrittsteuerungen ein Drehfeld erzeugen, die dann berührungslos das erforderliche Antriebsmoment für das Rührwerkzeug liefern.

Bezugszeichenliste

 1 Lager- und Schutzrohr
 2 Rührwerkswelle
 3 Kanal
 4 Flügel
 5 Magnetscheibe
 6 Gleitlager
 7 Lager
 8 Lager
 9 Kupplung
10 Antrieb
11 Dichtung
12 Spaltrohr
13 Impellerkopf
14 Wellenstummel
15 innere Oberfläche
16 äußere Oberfläche
17 Führungsfläche
18 Montageflansch
19 Montagestutzen
20 Behälterwandung
21 Getriebe

Claims (12)

1. Rührwerk mit einer Rührwerkswelle, einem Antrieb, einem Rührwerkzeug und einer berührungslos wirkenden Kupplung zur Übertragung eines Antriebsmoments vom Antrieb über die Rührwerkswelle auf das Rührwerkzeug, da­ durch gekennzeichnet, daß die berührungslos wirkende Kupplung (5) zwischen Rührwerkswelle (2) und Rührwerkzeug (4) vorgesehen ist, wobei die Rührwerkswelle (2) innerhalb eines Rohres (1) angeordnet ist.

2. Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rührwerkzeug (4) auf dem Rohr (1), insbesondere mittels eines Gleitlagers (6), drehbeweglich gehaltert ist und wobei das Lager vorzugsweise durch das zu rührende Medium geschmiert wird.

3. Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rührwerkswelle (2) innerhalb des Rohres (1) mindestens zweifach gelagert ist.

4. Rührwerk nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rührwerkzeug (4) als Impeller mit einer das Rohr (1) teilweise umhüllenden inneren (15) und einer äußeren Oberfläche (16) mit mindestens einem die beiden Oberflächen verbindenden Kanal (3) ausgebildet ist.

5. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kanal (3) ein Gefälle aufweist.

6. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) am antriebsseitigen Ende eine Dichtung (11) oder Dichtfläche (17) aufweist.

7. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) am antriebsseitigen Ende einen Montageflansch (18) aufweist.

8. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kupplung (9) zwischen Antrieb (10) und Rührwerkswelle (2) angeordnet ist.

9. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen Innenraum aufweist, der beheizbar oder kühlbar ausgebildet ist.

10. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) selbst kühlbar oder heizbar, zu diesem Zweck vorzugsweise doppelwandig, ausgebildet ist.

11. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rührwerk in Behältern für mikrobiologische Prozesse verwendet wird.

12. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb (10) im Rohr (1) angeordnet ist, vorzugsweise unter Verzicht auf eine Welle.