EP0154112A2 - Magnet-Rühreinrichtung - Google Patents

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EP0154112A2
EP0154112A2 EP85100225A EP85100225A EP0154112A2 EP 0154112 A2 EP0154112 A2 EP 0154112A2 EP 85100225 A EP85100225 A EP 85100225A EP 85100225 A EP85100225 A EP 85100225A EP 0154112 A2 EP0154112 A2 EP 0154112A2
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EP
European Patent Office
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pole
pole cores
conductor tracks
magnetic
cores
Prior art date
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EP85100225A
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English (en)
French (fr)
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EP0154112A3 (en
EP0154112B1 (de
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Helmut Dipl.-Ing. Herz
Klaus Dipl.-Ing. Kaufmann
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Individual
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Publication of EP0154112A3 publication Critical patent/EP0154112A3/de
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Publication of EP0154112B1 publication Critical patent/EP0154112B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D5/00—Construction of single parts, e.g. the parts for attachment
    • E05D5/02—Parts for attachment, e.g. flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B01F33/452—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using independent floating stirring elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation

Definitions

  • the invention relates to a magnetic stirring device with a base containing a magnetic winding system, on each of which a magnetic stirring rod and the vessels to be stirred, made of non-magnetic material, can be placed in the region of a plurality of stirring points.
  • Magnetic stirring devices of this type are known for example from German Offenlegungsschrift 31 35 961.
  • the magnetic winding system of the known magnetic stirring devices of the type just mentioned contains a large number of magnetic coils surrounding each pole core, which are wired in such a way and can be supplied with current that magnetic rotating fields are generated in the area of the stirring points above the surface of the base, which are generated with the stirring rod interact and set the stir bar in rotation.
  • the object of the invention is to achieve a magnetic stirring device of the type briefly described at the beginning. that the magnetic winding system can be manufactured quickly and cheaply and is also suitable for miniaturization.
  • the above-mentioned object is achieved in that a plurality of stirring points are achieved in that the magnetic winding system is formed by elongated conductor tracks that intersect and intersect in the spaces between the pole cores and intersect with one another.
  • the magnetic winding system does not have to be formed from individual magnetic coils wrapping around the pole cores, but rather by inserting elongated conductors lanes can be produced that only need to be wired or connected outside the arrangement of the pole cores.
  • a complete current-carrying turn around a pole core is composed of four conductor sections which run past this pole core on the four sides of a pole core, which projects from a base plate forming the magnetic yoke.
  • Figure 1 shows a part of the base of the magnetic stirring device forming base plate 1 made of ferromagnetic material, from which a plurality of pole cores 2 protrudes, which are shown in the illustration of Figure 1 with a cylindrical shape to improve the clarity of the illustration.
  • pole cores are used which have a prismatic shape, as is shown, for example, in FIGS. 4 to 6.
  • pole cores 2 are located at the crossover points of a square grid of groups of grid lines parallel to one another that cross over one another.
  • design principles given here can also be applied to pole core arrangements in which the pole cores protrude at the crossover points of rectangular grids or parallelogram grids or trapezoid grids.
  • the current direction in the conductors within a pole core gap is opposite to the current direction in the conductors of the adjacent, parallel pole core gap, which is both applies to the longitudinal conductor tracks of one group as well as to the transverse conductor tracks of the other conductor group. Furthermore, the current direction is alternately reversible in one conductor group and then in the other conductor group. This can be done intermittently by loading both conductor groups with rectangular wave-shaped supply voltages with a corresponding phase shift, or continuously by applying two phase waves to the two groups of conductor tracks with sine-wave-shaped supply voltages.
  • a south pole or a north pole thus forms at the upper ends of the pole cores mentioned, as shown in FIG. 1.
  • a vessel 15 made of non-magnetic material with a liquid to be stirred therein and a magnetic stirring rod 16 in the vessel is placed on the stirring point R, the magnetic field above the pole cores 2, which progressively progresses in the direction of rotation, causes the stirring rod 16 to be within the position stirring liquid in the vessel 15 is rotated.
  • An improvement in the field distribution above the pole cores 2 is achieved by attaching pole shoes 17, indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, which extend from the upper ends of the pole cores 2 to the center of the stirring points R. After, apart from the pole cores at the corners; Each pole core belongs to several stirring points, the pole shoes 17 are generally multi-armed, so that the pole core 2 shown in the center of the illustration in FIG.
  • pole shoe 17 which has its arms towards the four neighboring stirring point centers While a pole shoe arrangement is shown in the illustration of FIG. 1, which is located substantially in the plane of the upper ends of the pole cores 2, the pole shoes 17 are practically preferably bent upwards from their fastening points at the upper ends of the pole cores 2 and then bent into a horizontal plane which is essentially in the plane of the base top side is located on which the vessels 15 are placed. In this way, not only is an improved field concentration in the area of the stirring points R achieved, but there is also an enlargement of the space for inserting the conductor tracks into the interstices of the pole cores.
  • auxiliary pole cores 18 which protrude from the base plate 1 in the spaces between the pole cores 2.
  • auxiliary pole cores are arranged around a stirring point center, each of which is located essentially in the middle of the pole core spaces and, in the direction of the longitudinal extension of the pole core spaces, has a cross-sectional dimension which is essentially the same as the corresponding dimensions of the pole cores. In this way it is achieved that the conductor tracks can be guided past the auxiliary pole cores 18 without undergoing a bend, as is readily apparent from the illustration in FIG. It should be noted that, for reasons of greater clarity, only auxiliary pole cores are shown in FIG. 1 only grouped around two stirring points.
  • two coils of large circumference consisting of a number of turns are first produced, one of which is used to form a group of conductors running in parallel, while the other coil is used to form the conductor tracks running transversely thereto.
  • one coil is designated by 19 and is indicated schematically in a solid line, while the other coil is designated by 20 and is symbolized by a broken line.
  • individual coil loops 19a, 19b and 19c are first braided around the rows of pole cores from one of these coils, so that the individual coil loops each wrap around a row of pole cores and an arrangement is obtained in which one coil side of the coil largely runs through the parallel pole core spaces in a continuous wavy line and the other side of the coil runs through the pole core spaces in a mirror-image continuous wavy line.
  • the coil 20 is then moved in a corresponding manner with the formation of coil loops 20a, 20b and 20c, which loop around the pole core rows which run perpendicular to the former pole core rows. It should be noted that in order to fill the available winding space in the spaces between the rows of pole cores, the manufacturing process explained with reference to FIG. 2 can be repeated several times, so that several groups of coil loops are stacked on top of one another in the manner of the coil loops 19a to 19c and 20a to 20c will.
  • Another possibility of producing the magnetic winding system provides, according to FIG. 3, that individual elongated coils are wound, which are then pushed in groups which cross one another over the rows of pole cores and are wired in such a way that elongated ones run parallel to one another Coils results in a changing direction of winding. Also, in the magnetic winding system according to Figure 3, the arrangement is such that the individual elongated coils protrude at the ends over the respective looped olkern réelle P, as indicated in Figure 3 at 21 and 22nd The influence of this design feature has been discussed above.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a section of the base of a magnetic stirring device in the region of a pole core 2, which here has a square cross section and in turn protrudes from a ferromagnetic base plate 1.
  • a corresponding plurality of pole cores 2 are provided, which protrude from the crossover points of a square grid, the gaps between the pole cores 2 having dimensions which are comparable to those of the pole core cross section.
  • the conductor tracks have the shape of thin conductor strips standing upright in the interstices between the pole cores, which, for example, consist of copper or aluminum, in the latter case a very high-quality thin insulation an oxide layer can be applied to the conductor strips.
  • the conductor tapes are provided with transverse incisions reaching to the middle, with care being taken, of course, by appropriate insulation that no short circuits occur in the region of the crossovers of the conductor tapes. In this way, a base with a low overall height and an optimal use of the space between the pole cores 2 for accommodating the winding is obtained.
  • Pole shoe plates 23 are attached to the upper ends of the pole cores 2, which are approximately square in shape when viewed from above and carry pole shoe extensions 24 at the corners, which are initially bent upwards from the pole shoe plate 23 and then bent horizontally.
  • the pole shoe lugs 24 extend with their outer ends close to the stirring point centers.
  • the individual pole cores 2 are solid, in certain cases it may be expedient to improve and equalize the rotating field above the surface of the base of the magnetic stirrer, an accumulation of ferromagnetic material in the area of the upper ends of the pole cores 2 to avoid.
  • the upper ends of the pole cores 2 are provided with a conical countersink, so that in the case of a square cross section of the pole cores 2, pole core elements which run diagonally upward in the corner region remain, which form the magnetic field lines Lead diagonally upwards from the lower area of the pole core to the pole shoe arms, which then direct the field lines towards the stirring point centers.
  • the individual pole cores 2 consist of four pin-like pole core elements 2a, 2b, 2c and 2d which protrude at the corners of a square corresponding to the pole core cross section and are each fastened to the base plate 1.
  • pole shoe plates can each be fastened in the manner of the pole shoe plate 23 according to FIG. 4.
  • the conductor tracks are inserted in a number of intersecting layers, the pole core spaces.
  • FIG. 6 shows an embodiment of the base of the magnetic stirring device of the construction specified here, in which a multiplicity of prismatic pole cores 2 with a square cross section protrude from a base plate 1 made of ferromagnetic material and serving as a magnetic yoke the crossing points of a regular grid in the above-mentioned manner.
  • the magnetic winding system is formed by a number of stacked, insulated circuit carrier plates 25, 26, 27 and 28, which are provided with bridges 29, which are aligned with one another in the different circuit carrier plates and serve to receive the pole cores 2.
  • Conductor tracks are produced on the individual circuit carrier boards in the manner of printed circuits, whereby according to an embodiment not shown in FIG.
  • the circuit carrier boards can each be provided with conductor tracks on both sides, such that complete elongated coils, each wrapping around the rows of pole cores, form on a circuit carrier board, as is the case with Arrangement according to Figures 2 and 3 corresponds.
  • intermediate insulation layers are to be provided between the individual circuit carrier plates, which are indicated schematically in FIG. 6 at 30 and with which it is prevented that conductor tracks on the mutually facing sides of the circuit carrier plates form a short circuit.
  • the circuit carrier plates 25 to 28 are each provided on one side with conductor tracks which run in a wavy line between the rows of openings 29. If it is a square arrangement of pole cores 2 on a square grid, one and the same components can be used to form the circuit carrier plates 25 to 28, which are stacked on the pole cores 2 rotated relative to each other. as can be seen easily from FIG. 6.

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Abstract

Eine Vereinfachung der Herstellung des Magnetwicklungssystems einer Magnet-Rühreinrichtung, bei der Gefässe mit einem Magnetrührstab auf eine das Magnetwicklungssystem enthaltende Basis aufgesetzt werden, wird dadurch erreicht, daß einzelne Polkerne des Magnetwicklungssystems nicht mit Einzelspulen versehen werden, sondern das Wicklungssystem aus langgestreckten Leiterbahnen zusammengesetzt wird, die sich überkreuzend in die Polkernzwischenräume eingelegt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Magnet-Rühreinrichtung mit einer ein Magnetwicklungssystem enthaltenden Basis, auf die jeweils einen magnetischen Rührstab und die zu rührende Flüssigkeit enthaltende Gefässe aus nichtmagnetischem Werkstoff im Bereich einer Mehrzahl von Rührstellen aufsetzbar sind. Magnet-Rühreinrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 35 961 bekannt.
  • Das Magnetwicklungssystem der bekannten Magnet-Rühreinrichtungen der soeben erwähnten Art enthält eine Vielzahl von jeweils Polkerne umgebender Magnetspulen, welche in solcher Weise verdrahtet und mit Strom beaufschlagbar sind, daß im Bereich der Rührstellen oberhalb der Oberfläche der Basis magnetische Drehfelder erzeugt werden, welche mit dem Rührstab in Wechselwirkung treten und den Rührstab in Umdrehung versetzen.
  • Bei der,Herstellung der bekannten Magnet-Rühreinrichtungen bereitet es aufgrund der Mehrzahl von Rührstellen und der sich daraus ergebenden großen Anzahl von Magnetspulen Schwierigkeiten, Verdrahtungsfehler zu vermeiden, weshalb die Herstellung der Basis dieser Einrichtungen vergleichsweise aufwendig und teuer ist. Außerdem ist es aufgrund der Konstruktion der bekannten Magnet-Rühreinrichtungen bei der Herstellung des Magnetwicklungssystems notwendig. die einzelnen Polkerne jeweils mit den Magnetspulen zu versehen, welche dann, wenn eine große Anzahl sehr kleiner Rührstellen gebildet werden soll, sehr geringe Abmessungen haben, was die Herstellung weiter kompliziert und verteuert.
  • Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Magnet-Rühreinrichtung der eingangs kurz beschriebenen Art so auszugestalten. daß das Magnetwicklungssystem in einfacher Weise rasch und billig hergestellt werden kann und sich auch für die Miniaturisierung eignet.
  • Ausgehend von einer Magnet-Rühreinrichtung mit einer ein Magnetwicklungssystem enthaltenden Basis, in der Polkerne an den Uberkreuzungspunkten von Gruppen etwa in gleicher Richtung verlaufender Rasterlinien angeordnet sind, und auf die jeweils einen magnetischen Rührstab und die zu rührende Flüssigkeit enthaltende Gefässe aus nichtmagnetischem Werkstoff im Bereich einer Mehrzahl von Rührstellen aufsetzbar sind, wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Magnetwicklungssystem von parallel zu den Rasterlinien in den Zwischenräumen zwischen den Polkernen verlaufenden, sich überkreuzenden, langgestreckten Leiterbahnen gebildet ist. in denen in solcher Weise ein Stromfluß erzeugbar ist, daß die Stromrichtung in benachbarten in gleicher Richtung längslaufenden Polzwischenräumen jeweils verschieden ist und taktweise bzw. periodisch die Stromrichtung einmal in der einen Gruppe in gleicher Richtung liegender Leiterbahnen und dann in der anderen Gruppe hierzu quer verlaufender in gleicher Richtung zueinander liegender Leiterbahnen umkehrbar ist.
  • Es zeigt sich, daß bei einer derartigen Ausbildung der Magnet-Rühreinrichtung das Magnetwicklungssystem nicht aus einzelnen die Polkerne umschlingenden Magnetspulen gebildet werden muß, sondern durch Einlegen von langgestreckten Leiterbahnen hergestellt verden kann, die lediglich außerhalb der Anordnung der Polkerne verdrahtet oder verbunden zu werden brauchen. Eine vollständige stromdurchflossene Windung um einen Polkern herum setzt sich also bei einer Magnet-Rühreinrichtung der hier vorgeschlagenen Art aus vier Leiter-Teilabschnitten zusammen, die auf den vier Seiten eines Polkernes, der von einer den magnetischen Rückschluß bildenden Grundplatte aufragt, an diesem Polkern vorbeilaufen. ,
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der anliegenden, dem Anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es stellen dar:
    • Fig. l eine schematische perspektivische Abbildung eines Ausschnittes der Basis einer Magnet-Rühreinrichtung, wobei mit den Polkernen verbundene Polschuhe sowie ein den magnetischen Rührstab und die zu rührende Flüssigkeit enthaltendes Gefäß nur im Bereich einer einzigen Rührstelle angedeutet sind, um die Darstellung zu vereinfachen und zu verdeutlichen,
    • Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf eine Anordnung von Polkernen mit jeweils Polkernreihen umschlingenden langgestreckten Spulen, welche jeweils aus einer einzigen Spule großen Durchmessers gebildet sind,
    • Fig. 3 eine schematische Aufsicht auf eine Polkernanordnung mit einer Anordnung langgestreckter Spulen, welche jeweils eine Polkernreihe umschlingen und welche jeweils einzeln zur Verwirklichung eines bestimmten Wicklungssinnes verdrahtet sind,
    • Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines einzigen, im Querschnitt quadratischen Polkernes mit an diesem vorbei verlaufenden Leiterbahnen in Gestalt hochkant stehender Leiterbänder,
    • Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines einzigen Polkerns mit resultierendem quadratischem Querschnitt, wobei dieser Polkern aus vier im Eckenbereich aufragenden Polkernelementen gebildet ist und
    • Fig. 6 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Basis einer Magnet-Rühreinrichtung, bei der die Leiterbahnen auf Substratplatten nach Art gedruckter Schaltungen gebildet sind.
  • Figur-1 zeiqt eine Teil der Basis der Magnet-Rühreinrichtung bildende Grundplatte 1 aus ferromagnetischem Werkstoff, von der eine Vielzahl von Polkernen 2 aufragt, die in der Darstellung nach Figur 1 mit zylindrischer Form eingezeichnet sind, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu verbessern. Praktisch werden jedoch Polkerne verwendet, welche prismatische Form besitzen, wie dies etwa in den Figuren 4 bis 6 gezeigt ist.
  • Die Polkerne 2 befinden sich an den Überkreuzungspunkten eines Quadratrasters von sich überkreuzenden Gruppen zueinander paralleler Rasterlinien. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die hier angegebenen Konstruktionsprinzipien auch auf Polkernanordnungen anwendbar sind, bei denen die Polkerne an den Überkreuzungspunkten von Rechteckrastern oder Parallelogrammrastern oder Trapezrastern aufragen.
  • In die längslaufenden Zwischenräume zwischen den Polkernreihen rind langgestrecckte Leiterbahnen 3 bis 8 und 9 bis 14 in solcher Weise eingtlegt, daß die Leiterbahnen 3 bis 8 eine Gruppe zueinander paralleler Leiter in den in einer Richtung liegenden Polkernzwischenräumen bilden, während die Leiter 9 bis 14 eine die erstgenannten Leiter überkreuzende Gruppe zueinander paralleler Leiterbahnen in den quer verlaufenden Polkernzwischenräumen bilden. Die Leiterbahnen 3 bis 14 sind nun so verdrahtet und mit Strom beaufschlagbar, daß, wie in Figur 1 durch Pfeile angedeutet ist, die Stromrichtung in den Leitern innerhalb eines Polkernzwischenraumes zu der Stromrichtung in den Leitern des benachbarten, parallellaufenden Polkernzwischenraumes.entgegengesetzt ist, was sowohl für die längs verlaufenden Leiterbahnen der einen Gruppe als auch für die hierzu quer verlaufenden Leiterbahnen der jeweils anderen Leitergruppe gilt. Weiter ist die Stromrichtung abwechselnd in der einen Leitergruppe und dann in der anderen Leitergruppe umkehrbar. Dies kann taktweise durch Beaufschlagung beider Leitergruppen mit rechteckwellenförmigen Speisespannungen entsprechender Phasenverschiebung oder auch kontinuierlich geschehen, indem die beiden Gruppen von Leiterbahnen mit sinuswellenförmigen Speisespannungen entsprechender Phasenverschiebung beaufschlagt werden.
  • Betrachtet man einen Zustand des Stromflusses durch die Leiterbahnen entsprechend den in Figur 1 eingezeichneten Pfei- ; len, so erkennt man, daß im Bereich der in der Zeichnung links oben angedeuteten Rührstelle R der links oben und der rechts unten eingezeichnete Polkern 2 von den Strömen in den an den betreffenden Polkernen vorbeilaufenden Leiterbahnen so umflossen werden, daß ein gleichbleibender Richtungssinn um den Polkern herum verwirklicht wird, so daß der links oben eingezeichnete Polkern 2 von den Leiterströmen in den betreffenden benachbarten Leiterbahnabschnitten im Uhrzeigersinn umflossen wird, während der rechts unten eingezeichnete Polkern 2 von den Leiterströmen in den jeweiligen benachbarten Leiterbahnabschnitten im Gegenuhrzeigersinn umflossen wird.
  • An den oberen Enden der genannten Polkerne bildet sich also ein Südpol bzw. ein Nordpol aus, wie in Figur 1 eingezeichnet ist.
  • Wegen der wechselnden Stromrichtung in den Leiterbahnabschnitten neben denjenigen Polkernen, die dem jeweils anderen'Pol- kernpaar angehören, das sich mit Bezug auf das Rührstellenzentrum diametral gegenüberliegt, erfahren diese,Polkerne in dem dargestellten Betriebszustand keine Erregung. Erst dann, wenn beispielsweise die Stromrichtung in der Leitergruppe 3 bis 8 umgekehrt wird; während die Stromrichtung in der Leitergruppe 9 bis 14 beibehalten wird, kehren sich die Verhältnisse um und es entstehen Magnetpole an denjenigen Polkernen, welche zuvor, nämlich in dem in Figur 1 gezeigten Betriebszustand nicht erregt waren, während die Magnetpole an den zuvor erregten Polkernen verschwinden.
  • Wird ein aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehendes Gefäß 15 mit einer darin befindlichen, zu rührenden Flüssigkeit sowie einem im Gefäß befindlichen magnetischen Rührstab 16 auf die Rührstelle R aufgesetzt, so bewirkt das schrittweise in Drehrichtung fortschreitende Magnetfeld oberhalb der Polkerne 2, daß der Rührstab 16 innerhalb der zu rührenden Flüssigkeit im Gefäß 15 in Umdrehung versetzt wird. Eine Verbesserung der Feldverteilung oberhalb der Polkerne 2 wird dadurch erreicht, daß auf diesen in Figur 1 durch strichpunktierte Linien angedeutete Polschuhe 17 befestigt werden, welche sich von den oberen Enden der Polkerne 2 auf das Zentrum der Rührstellen R hin erstrecken. Nachdem, von den Polkernen an den Ecken einmal abgesehen; jeder Polkern mehreren Rührstellen angehört, sind die Polschuhe 17. im allgemeinen mehrarmig ausgebildet, so daß etwa der in der Darstellung von Figur 1 in der Mitte eingezeichnete Polkern 2 einen sternförmigen Polschuh 17 trägt, der mit seinen Armen in Richtung auf die vier benachbarten Rührstellenzentren hin reicht.-Während bei der Darstellung von Figur 1 eine Polschuhanordnung gezeigt ist, die im wesentlichen in der Ebene der oberen Enden der Polkerne 2 gelegen ist, sind die Polschuhe 17 praktisch vorzugsweise von ihren Befestigungspunkten an den oberen Enden der Polkerne 2 ausgehend zunächst nach aufwärts und dann in eine Horizontalebene umgebogen, welche im wesentlichen in der Ebene der Basisoberseite gelegen ist, auf welche die Gefässe 15 aufgesetzt werden. Auf diese Weise wird nicht nur eine verbesserte Feldkonzentration im Bereich der Rührstellen R erreicht, sondern es ergibt sich auch eine Vergrößerung des Raumes zum Einlegen der Leiterbahnen in die Polkernzwischenräume.
  • Eine Stabilisierung des Umlaufes des Rührstabes 16 auch bei langsamen Rührgeschwindigkeiten wird durch Hilfspolkerne 18 erreicht, die von der Grundplatte 1 in den Räumen zwischen den Polkernen 2 aufragen. Um ein Rührstellenzentrum sind jeweils vier derartige Hilfspolkerne angeordnet, die jeweils im wesentlichen in der Mitte der Polkernzwischenräume gelegen sind und in Richtung der Längserstreckung der Polkernzwischenräume eine den entsprechenden Abmessungen der Polkerne im wesentlichen gleiche Querschnittsabmessung besitzen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Leiterbahnen ohne eine Abbiegung zu erleiden, an den Hilfspolkernen 18 vorbeigeführt werden können, wie dies aus der Darstellung von Figur l ohne weiteres hervorgeht. Es sei bemerkt, daß aus Gründen größerer übersichtlichkeit in Figur 1 nur Hilfspolkerne nur um zwei Rührstellen herum gruppiert eingezeichnet sind.
  • Der Fachmann erkennt, daß bei praktischen Ausführungsformen der hier vorgeschlagenen Magnet-Rühreinrichtung zur Erzeugung einer ausreichenden Erregung in den Polkernen 2 nicht lediglich einzelne Leiterbahnen in die Polkernzwischenräume eingelegt werden, wie dies in der schematischen Abbildung von Figur 1 gezeigt ist. Vielmehr befinden.sich bei praktischen Ausführungsformen in den Zwischenräumen zwischen im Querschnitt beispielsweise quadratischen Polkernen 2 jeweils Leiterbündel, welche die Polkernzwischenräume. im wesentlichen vollständig ausfüllen. Diese Leiterbündel lassen sich ver- : Hältnismäßig rasch und einfach herstellen, worauf nunmehr im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher eingegangen sei.
  • Zur Herstellung des Magnetwicklungssystems der in Figur'2 in Aufsicht gezeigten Anordnung werden zunächst zwei aus etlichen Windungen bestehende Spulen großen Umfanges hergestellt, von denen eine zur Bildung einer Gruppe parallellaufender Leiter dient, während die andere Spule zur Bildung der hierzu quer verlaufenden Leiterbahnen verwendet wird. In Figur 2 ist die eine Spule mit 19 bezeichnet und in durchgezogener Linie schematisch angedeutet, während die andere Spule mit 20 bezeichnet ist und durch unterbrochene Linie symbolisiert ist. Nach Herstellung der Spulen großen Umfanges werden zunächst aus einer dieser Spulen einzelne Spulenschleifen 19a, 19b und 19c gleichsam um die Polkernreihen geflochten, so daß die-einzelnen Spulenschleifen jeweils eine Polkernreihe um- - schlingen und man eine Anordnung erhält, in der eine Spulenseite der Spule großen Umfanges die parallelen Polkernzwischenräume in einer kontinuierlichen Wellenlinie durchzieht und die andere Spulenseite die Polkernzwischenräume in einer hierzu spiegelbildlichen kontinuierlichen Wellenlinie durchzieht.
  • Sodann verfährt man mit der Spule 20 großen Umfanges in entsprechender Weise unter Bildung von Spulenschleifen 20a, 20b und 20c, welche die zu den erstgenannten Polkernreihen senkrecht verlaufenden Polkernreihen umschlingen. Es sei bemerkt, daß zur.Füllung des verfügbaren Wickelraumes in den Zwischenräumen zwischen den Polkernreihen der anhand von Figur 2 erläuterte Herstellungsvorgang mehrfach wiederholt werden kann, so daß mehrere Gruppen von Spulenschleifen nach der Art der Spulenschleifen 19a bis 19c und 20a bis 20c einander überkreuzend übereinandergestapelt werden.
  • In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, die Langsabmessung der Spulenschleifen in der aus den Figuren 2 und 3 ersichtlichen Weise größer zu wählen als die Längsabmessung der betreffenden umschlungenen Polkernreihe, da sich dann für die randständigen Polkerne bezüglich der Erregung durch die Ströme in den jeweils an den Polkernen vorbei verlaufenden Leiterabschnitten gleiche Verhältnisse ergeben wie für die Polkerne im Inneren der Anordnung.
  • Eine andere Möglichkeit der Herstellung des Magnetwicklungs-Eine andere Möglichkeit der Herstellung des Magnetwicklungssystems sieht gemäß Figur 3 vor daß einzelne langgestreckte Spulen gewickelt werden, welche dann in einander überkreuzenden Gruppen über die Polkernreihen geschoben werden und so verdrahtet werden, daß sich in zueinander benachbarten parallellaufenden langgestreckten Spulen ein jeweils wechselnder Wicklungssinn ergibt. Auch bei dem Magnetwicklungssystem nach Figur 3 ist die Anordnung so getroffen, daß die einzelnen langgestreckten Spulen an den Enden über die betreffende umschlungene Polkernreihe hinausstehen, wie in Figur 3 bei 21 und 22 angedeutet ist. Auf den Einfluß dieses Konstruktionsmerkmales ist vorstehend eingegangen worden.
  • In Figur 4 ist in perspektivischer Darstellungsweise ein Ausschnitt der Basis einer Magnet-Rühreinrichtung im Bereich eines Polkernes 2 dargestellt, welcher hier quadratischen Querschnitt besitzt und wiederum von einer ferromagnetischen Grundplatte 1 aufragt. In der gesamten Anordnung ist eine entsprechende Vielzahl von Polkernen 2 vorgesehen, welche von den Überkreuzungspunkten eines Quadratrasters aufragen, wobei die Zwischenräume'zwischen den Polkernen 2 Abmessungen besitzen, welche mit denjenigen des Polkernquerschnittes vergleichbar sind. Die Leiterbahnen haben bei der Ausführungsform nach Figur 4 die Gestalt dünner, hochkant in den Polkernzwischenräumen stehender Leiterbänder, welche beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium bestehen, wobei im letzteren Falle eine sehr hochwertige dünne Isolation durch eine oxidschicht an den Leiterbändern argebracht werden kann.
  • An den Überkreuzungspunkten der Leiterbänder der sich überkreuzenden Leitergruppen sind die Leiterbänder mit bis zur Mitte reichenden Quereinschnitten versehen, wobei selbstverständlich durch eine entsprechende Isolation dafür Sorge getragen ist, daß im Bereich der Überkreuzungen der Leiterbänder keine Kurzschlüsse auftreten. Man erhält auf diese Weise eine Basis geringer Bauhöhe und eine optimale Ausnützung des Raumes zwischen den Polkernen 2 zur Unterbringung der Wicklung.
  • 1
  • An den oberen Enden der Polkerne 2 sind Polschuhplatten 23 befestigt, welche in Aufsicht etwa quadratische Gestalt besitzen und an den Ecken Polschuhansätze 24 tragen, welche von der Polschuheplatte 23 ausgehend zunächst nach aufwärts hochgebogen und dann horizontal abgebogen sind. Die Polschuhansätze 24 reichen mit ihren äußeren Enden bis nahe zu den Rührstellenzentren.
  • Während bei der Ausführungsform nach Figur 4 die einzelnen Polkerne 2 massiv ausgebildet sind, kann es in bestimmten Fällen zur Verbesserung und Vergleichmäßigung des Drehfeldes oberhalb der Oberfläche der Basis der Magnet-Rühreinrichtung zweckmäßig sein, eine Anhäufung von ferromagnetischem Material im Bereich der oberen Enden der Polkerne 2 zu vermeiden. Zu diesem Zwecke sind gemäß einer nicht in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform die oberen Enden der Polkerne 2 mit einer kegelförmigen Ansenkung versehen, so daß bei quadratischem Querschnitt der Polkerne 2 im übrigen im Eckenbereich in Diagonalrichtung schräg nach aufwärts verlaufende Polkernelemente stehen bleiben, welche die magnetischen Feldlinien vom unteren Bereich des Polkernes schräg nach aufwärts zu den Polschuharmen hinleiten, die die Feldlinien sodann auf die Rührstellenzentren hinlenken. Gemäß einer in Figur 5 gezeigten Abwandlung dieses Konstruktionsgedankens bestehen die einzelnen Polkerne 2 aus vier an den Ecken eines dem Polkernquerschnitt entsprechenden Quadrates aufragenden, stiftartigen Polkernelementen 2a, 2b, 2c und 2d, welche jeweils an der Grundplatte 1 befestigt sind. An den oberen Enden der Polkernelemente 2a bis 2d können jeweils Polschuhplatten nach der Art der Polschuhplatte 23 gemäß Figur 4 befestigt sein. Um die einzelnen Polkerne herum sind in mehreren einander überkreuzenden Schichten die Leiterbahnen in,die Polkernzwischenräume eingelegt.
  • Schließlich ist in Figur 6 eine Ausführungsform der Basis der Magnet-Rühreinrichtung der vorliegend angegebenen Konstruktion gezeigt, bei der wiederum von einer aus ferromagnetischem Material gefertigten, als magnetischer Rückschluß dienenden Grundplatte 1 eine Vielzahl von prismatischen, im Querschnitt quadratischen Polkernen 2 aufragt, welche sich an den überkreuzungspunkten eines in der oben angegebenen Weise regelmäßigen Rasters befinden. Das Magnetwicklungssystem wird bei der hier gezeigten Ausführungsform durch eine Anzahl übereinandergestapelter, isolierter Schaltungsträgerplatten 25, 26, 27 und 28 gebildet, welche mit Durchbrücken 29 versehen sind, die in den verschiedenen Schaltungsträgerplatten miteinander fluchten und zur Aufnahme der Polkerne 2 dienen. Auf den einzelnen Schaltungsträgerplatten sind Leiterbahnen nach Art gedruckter Schaltungen hergestellt, wobei gemäß einer in Figur 6 nicht gezeigten Ausführungsform die Schaltungsträgerplatten jeweils beidseitig mit Leiterbahnen versehen sein können, derart, daß auf einer Schaltungsträgerplatte insgesamt vollständige langgestreckte, jeweils Polkernreihen umschlingende Spulen entstehen, wie dies der Anordnung nach den Figuren 2 und 3 entspricht. In diesen Fällen sind zwischen den einzelnen Schaltungsträgerplatten Isolationszwischenschichten vorzusehen, welche in Figur 6 bei 30 schematisch angedeutet sind und mit welchen verhindert wird, daß Leiterbahnen auf den einander zugekehrten Seiten der Schaltungsträgerplatten einen Kurzschluß bilden. Bei der in Figur 6 gezeigten Konstruktion Sind jedoch die Schaltungsträgerplatten 25 bis 28 jeweils einseitig mit Leiterbahnen versehen welche wellenlinienartig zwischen den Reihen von Durchbrüchen 29 verlaufen. Handelt es sich um eine quadratische Anordnung von Polkernen 2 auf einem Quadratraster, so können zur Bildung der Schaltungsträgerplatten 25 bis 28 jeweils ein-und dieselben Bauteile verwendet werden, welche jeweils relativ zueinander verdreht auf die Polkerne 2 aufgestapelt wer- den. wie dies ohne weiteres aus Figur 6 zu entnehmen ist.
  • Während die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele nur eine geringe Anzahl von Rührstellen, beispielsweise vier solche Rührstellen vorsehen, ermöglicht die hier beschriebene Konstruktion die Verwirklichung einer bedeutend größeren An- zahl von Rührstellen, so daß praktische ausgeführte Magnet-Rühreinrichtungen mit vergleichsweise geringem Aufwand die Verwirklichung von zwanzig Rührstellen, dreißig Rührstellen und mehr gestatten, welche außerordentlich geringe Abmessungen besitzen können und auch in Verbindung mit kleinen Reagenzgläsern eingesetzt werden können.

Claims (14)

1. Magnet-Rühreinrichtung mit einer ein Magnetwicklungssystem enthaltenden Basis, in der in den uberkreuzungspunkten im wesentlichen in gleicher Richtung verlaufender Rasterlinien befindliche Polkerne (2) vorgesehen sind und auf die jeweils einen magnetischen Rührstab (16) und die zu rührende Flüssigkeit enthaltende Gefässe (15) aus nichtmagnetischem Werkstoff im Bereich einer Mehrzahl von Rührstellen (R) aufsetzbar sind. dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetwicklungssystem von parallel zu den Rasterlinien in den Zwischenräumen zwischen den Polkernen (2) verlaufenden, sich überkreuzenden: langgestreckten Leiterbahnen (3 bis 14) gebildet ist, in denen in solcher Weise ein Stromfluß erzeugbar ist, daß die Stromrichtung in benachbarten, in gleicher Richtung längslaufenden Polzwischenräumen jeweils verschieden ist und taktweise bzw. periodisch die Stromrichtung einmal in der einen Gruppe paralleler Leiterbahnen (3 bis 8) und dann in der anderen Gruppe hierzu quer verlaufender Leiterbahnen (9 bis 14) umkehrbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterlinien ein Rechteckraster, insbesondere ein Quadratraster, oder ein Parallelogrammraster oder ein Trapezraster bilden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gruppen paralleler Leiterbahnen jeweils mittels einer Spule (19, 20) großen Umfanges geformt sind, aus welcher jeweils eine Polkernreihe umschlingende, langgestreckte Spulen (19a bis 19c; 20a bis 20c) in der Weise gebildet sind, daß eine Spulenseite der Spule großen Umfanges die parallelen Polkernzwischenräume in einer kontinuierlichen Wellenlinie durchzieht und die andere Spulenseite die Polkernzwischenräume in einer hierzu spiegelbildlichen kontinuierlichen Wellenlinie durchzieht (Fig. 2).
4. Einrichtung nach-Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen paralleler Leiterbahnen (3 bis 8 und 9 bis 14) jeweils aus einzelnen langgestreckten Spulen gebildet sind, welche jeweils eine Polkernreihe umschlingen, wobei zueinander parallele langgestreckte Spulen mit wechselndem Wicklungssinn in Reihe geschaltet sind (Fig. 3).
5. Einrichtung nach Anspruch l'oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Leiterbahnen auf isolierenden mit Durchbrüchen (29) zur Aufnahme der Polkerne (2) versehenen Substratplatten (25 bzw. 28) nach der Art gedruckter Schaltungen ein- oder beidseitig vorgesehen sind und daß mehrere Substratplatten mit kreuzendem Verlauf der darauf befindlichen Leiterbahnen übereinandergestapelt sind (Fig. 6).
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen von hochkant in den Polkernzwischenräumen stehenden Leiterbändern gebildet sind (Fig. 4).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbänder an den Überkreuzungspunkten der Leiterbahnen der einen und der anderen Gruppe von parallelen Leiterbahnen bis zu ihrer Mitte reichende Quereinschnitte zur Aufnahme der entsprechend eingeschnittenen, quer verlaufenden Leiterbänder aufweisen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet. daß die Polkerne im Zentrum Ausnehmungen aufweisen.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne im Zentrum mit insbesondere kegeligen Ansenkungen versehen sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne (2) jeweils aus vier an den Ecken eines Quadrates aufragenden, stiftartigen Polkernelementen (2a bis 2c) gebildet sind (Fig. 5).
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet; daß an den Polkernen (2) Polschuhe (17 bzw. 23) befestigt sind welche sich zu den jeweils benachbarten Rührstellenzentren hin erstrecken, die am Überkreuzungspunkt der Diagonalen der Vierecke gelegen sind, an deren Eckpunkten sich die Polkerne (2) befinden;
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich an jeweils einer auf einem Polkern (2) befestigten, viereckigen Polschuhplatte (23) von den Ecken aus insbesondere nach aufwärts hochgebogene und dann horizontal abgebogene Polschuhansätze (24) in Richtung auf die Rührstellenzentren erstrecken.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne (2) von einer den magnetischen Rückschluß bildenden Grundplatte (1) der Basis aufragen.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß von der Grundplatte (1) vier um jedes Rührstellenzentrum herum angeordnete Hilfspolkerne (18) aufragen, welche sich in den Polkernzwischenräumen im wesentlichen in deren Mitte befinden und in Richtung der Längserstreckung der Polkernzwischenräume eine den entsprechenden Abmessungen der Polkerne (2) im wesentlichen gleiche Querschnittsabmessung besitzen.
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