NL2019519B1

NL2019519B1 - Inrichting voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels

Info

Publication number: NL2019519B1
Application number: NL2019519A
Authority: NL
Inventors: Antonius Wilhelmus Harmelink Gerhardus; Valentijn Hol Roderik
Original assignee: Typhoon Group B V
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2019-03-19
Also published as: DK3505233T3; EP3505233B1; EP3505233A1

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, de inrichting omvattende een behuizing die zich uitstrekt volgens een axiale richting, waarbij de behuizing een proximaal eind en een distaaI eind omvat, en een inwendig volume definieert dat langs het distaaI eind ervan gesloten is, en 10 verder omvattende een rotor, met minstens één roereIem ent verbonden, waarbij de rotor een houder definieert die genoemde behuizing langs het distaaI eind ervan ontvangt, op zodanige wijze dat de rotor radiaal gelagerd zit op de behuizing, op onderling roteerbare wijze omheen de axiale richting, de houder verder omvattende een veelheid aan permanentmagneten en de inrichting verder omvattende een 15 veelheid aan elektromagnetische wikkelingen; in het bijzonder zijn de genoemde elektromagnetisohe wikkelingen omvat door het genoemde inwendig volume en geconfigureerd voor het elektromagnetisoh interageren met de permanentmagneten, daarbij een krachtkoppel uitoefenend op de rotor, omheen de axiale richting.

Description

TECHNISCH DOMEIN

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels.

STAND DER TECH NI EK

Voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, worden deze typisch in een roervat gebracht, waarbij dat roervat binnenin van een roerelement is voorzien. Volgens de meest klassieke opstelling, is het roerelement gemonteerd op een roteerbare as. Deze as wordt dan van bovenaf in het roervat gebracht, en aangedreven door een elektrische motor. De motor bevindt zich veelal boven het roervat. Een belangrijk nadeel daarbij is dat hoge roervaten een lange roeras vergen, omdat die as van bovenaf tot in de te roeren vloeistof, onderaan het roervat moet reiken. Dergelijke, lange assen ondervinden aanzienlijke krachten en krachtmomenten, waardoor de roeras en lagering erg zwaar moeten worden uitgevoerd. De kostprijs van zulke systemen ligt daardoor typisch erg hoog. Nog een nadeel is dat de motor en de as veel plaats innemen in en boven het roervat, en daardoor in de weg zitten. Tot slot is de motor ook erg kwetsbaar, omdat deze uitsteekt.

In alternatieve opstellingen wordt er een zogenaamde asdoorvoer voorzien, zijnde een roteerbare as die de wand van het roervat doorsnijdt. De as is daarbij voorzien van een dynamische asafdichting. In deze opstelling bevindt de motor zich nog steeds buiten het roervat, maar de asdoorvoer kan nu om het even waar langsheen de wand worden gekozen. In de eerste plaats wordt daarbij gekeken naar de meest optimale positie van het roerelement binnen het roervat, zodat er een efficiënt roerproces wordt verkregen. Eventueel wordt er ook rekening gehouden met de minst hinderlijke/kwetsbare opstelling voor de motor, buiten het roervat. Een belangrijk nadeel daarbij is dat dynamische asafdichtingen onderhevig zijn aan slijtage. Dergelijke dichtingen vragen daardoor heel wat onderhoud. Bovendien kunnen dynamische asafdichtingen lekken, wat problemen geeft met de kwaliteit van het geroerde product, in het bijzonder wat betreft de hygiëne. Ingeval van gevaarlijke producten gaan hier ook veiligheidsrisico’s mee gemoeid. Ook ontstaan er kosten door verlies aan product en door de vereiste schoonmaak. In het ergste geval kan de gehele inhoud van het roervat naar buiten lekken, bij het falen van een dynamische asafdichting.

US 2015 124 557 A1 beschrijft een techniek waarbij het roerelement, dat zich binnen het roervat bevindt, door het materiaal van het roervat heen wordt aangedreven. Op die manier wordt een asdoorvoer met dynamische asafdichting rigoureus vermeden. De wand is daartoe voorzien van een cilindervormige instulping. Enerzijds is er een as die wordt aangedreven door een motor, en die aan het uiteinde voorzien is van een eerste configuratie van permanentmagneten. Deze configuratie wordt binnen de genoemde instulping gebracht, vanaf de buitenzijde van het roervat. Anderzijds is er een roerelement dat voorzien is van een tweede configuratie van permanentmagneten, en dat over de genoemde instulping heen zit geschoven, vanaf de binnenzijde van het roervat. Daarbij ontstaat er een elektromagnetische wisselwerking tussen beide configuraties van permanentmagneten. Als gevolg daarvan, wordt de aandrijving van de as overgedragen op het roerelement, door het materiaal van de instulping in het roervat heen. Een nadeel is dat de motor zich daarbij nog steeds buiten het roervat bevindt.

Een dergelijke elektrische motor, bijvoorbeeld een IEC-gekeurde motor, bestaat uit een statorgedeelte en een rotorgedeelte. Als gevolg van een elektromagnetische wisselwerking tussen beide, oefent de stator een krachtkoppel uit op de rotor, waarbij de rotor aan het draaien gaat. Deze wisselwerking wordt bijvoorbeeld gerealiseerd door middel van stroomvoerende, elektromagnetische wikkelingen. Tegelijkertijd dient de daarbij ontstane warmte (door onder andere wrijving en jouleverliezen) te worden afgevoerd, wat typisch gebeurt door middel van koelvinnen en gedwongen convectie. Typisch omvat het rotorgedeelte een motoras die door middel van twee of meerdere kogellagers gelagerd zit op de behuizing van de motor. Ook zijn dergelijke motoren meestal voorzien van een reductie. Het uiteindelijke krachtkoppel ligt daardoor hoger, terwijl de rotatiesnelheid lager is. Zulke reducties bevatten olie, waarbij hun asdoorvoeren voorzien zijn van dynamische asafdichtingen. Ook de motoras kan voorzien zijn van een dynamische asafdichting. Een nadeel is dat dergelijke motoren, net als hun reducties, daardoor sterk onderhevig zijn aan slijtage, in het bijzonder met betrekking tot de lageringen en de dynamische asafdichtingen. Ze hebben daardoor slechts een beperkte levensduur. Nog een nadeel is dat dergelijke motoren daardoor veel onderhoud vergen. Nog een nadeel is dat dergelijke motoren bij gebruik veel geluid genereren. Dit geluid is vooral het gevolg van de lagering en van de geventileerde, gedwongen convectie.

Er is dus een nood aan inrichting voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, waarbij de motor veel minder plaats inneemt. Ook moet deze motor minder kwetsbaar zijn opgesteld. Er is verder nood aan een dergelijke inrichting, waarbij deze inrichting minder onderhoud vergt en een grotere levensduur heeft. Er is ook nood aan een dergelijke inrichting die niet of minder onderhevig is aan lekken. Er is ook nood aan een inrichting die, bij gebruik, minder lawaai produceert.

SAMENVATTI NG VAN DE UI TVI NDI NG

De uitvinding betreft een inrichting voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, de inrichting omvattende:

een behuizing die zich uitstrekt volgens een axiale richting, waarbij de behuizing een proximaal eind en een distaai eind omvat, en een inwendig volume definieert dat langs het distaai eind ervan gesloten is, een rotor, aangepast om door vloeistoffen en vloeibare mengsels te worden omgeven en met minstens één roerelement verbonden, waarbij de rotor een houder definieert die genoemde behuizing langs het distaai eind ervan ontvangt, op zodanige wijze dat de rotor radiaal gelagerd zit op de behuizing, op onderling roteerbare wijze omheen de axiale richting, de houder verder omvattende een veelheid aan permanentmagneten en de inrichting verder omvattende een veelheid aan elektromagnetische wikkelingen; in het bijzonder zijn de genoemde elektromagnetische wikkelingen omvat door het genoemde inwendig volume en geconfigureerd voor het elektromagnetisch interageren met de permanentmagneten, daarbij een krachtkoppel uitoefenend op de rotor, omheen de axiale richting.

Bij voorkeur is de inrichting voorzien langs de binnenzijde van een roervat, of is het althans mogelijk om de inrichting te voorzien langs de binnenzijde van dat roervat.

Bij voorkeur gedraagt de configuratie met permanentmagneten en elektromagnetische wikkelingen zich als een permanentmagneet-motor, waarbij voorgenoemde permanentmagneten minstens gedeeltelijk instaan voor magnetisatie van de rotor. Een voordeel is dat de motor volledig geïntegreerd is met de roeronderdelen. Onder andere is de rotor rechtstreeks verbonden met het roerelement, of valt deze rechtstreeks te koppelen met dat roerelement. Er wordt dus geen gebruik gemaakt van een in de handel verkrijgbare, standaard elektromagnetische motor, die buiten het roervat zou zijn opgesteld en daar een as aandrijft, waarbij deze as op zijn beurt magnetisch gekoppeld is met de roerkop. De motor is daardoor veel compacter, en de inrichting als geheel omvat minder onderdelen. Ook is de motor daardoor minder kwetsbaar opgesteld.

Een belangrijk punt bij elektromotoren is de afvoer van warmte die ontstaat bij het gebruik, als gevolg van wrijving en jouleverliezen. Standaard elektromotoren zijn daartoe meestal voorzien van koelvinnen en een ventilator, voor gedwongen convectie met de omgevende lucht. In de huidige opstelling zijn de wikkelingen ondergebracht in de behuizing, waarbij de behuizing radiaal en distaai wordt omgeven door de vloeistof of het vloeibaar mengsel. De klassieke technieken om de motor te koelen kunnen dus moeilijker worden toegepast. Anderzijds, afhankelijk van het ontwerp van de inrichting en de materiaalkeuze, kan de motor rechtstreeks convectief worden gekoeld aan de omgevende vloeistof of het omgevende, vloeibare mengsel. De daarmee gepaard gaande convectiecoëfficiënt is typisch veel hoger dan deze voor vrije convectie aan omgevingslucht, met of zonder koelvinnen. Een extra voordeel is dat het daardoor niet langer nodig is om een ventilator te voorzien voor extra koeling, omdat de convectieve koeling aan de vloeistof of het vloeibaar mengsel op zich al volstaat. In het bijzonder wordt daardoor de ventilator vermeden, als lawaai-genererend en onderhouds-behoevend onderdeel.

Nog een voordeel van de roerinrichting is dat deze geen asdoorvoer met dynamische asafdichting omvat. Er is een zogenaamde contactloze aandrijving van de rotor, door het materiaal van de behuizing heen, door middel van elektromagnetische velden die door de elektromagnetische wikkelingen worden opgewekt. Hierdoor vergt de inrichting minder onderhoud en worden lekken rigoureus vermeden.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de behuizing en/of de rotor een keramisch materiaal. Geschikte keramische materialen omvatten, maar zijn geenszins beperkt tot silicium nitride, siliciumcarbide, zirkoonoxide, aluminiumoxide, aluminiumnitride, boornitride, booroxide, boorcarbide, polykristallijn diamant, wolfraamcarbide, titaniumcarbide en tantaliumcarbide.

Typisch wordt er in de roertechniek vooral gebruik gemaakt van kunststof en van staalsoorten, in het bijzonder van roestvaste staalsoorten. Ten opzichte van laatstgenoemde materialen, hebben structuren die keramische materialen zoals hierboven omvatten op zijn minst één van de volgende voordelen:

ze zijn slijtvaster en harder, en bieden minder wrijvingsweerstand, ze zijn inerter, in die zin dat ze beter bestand zijn tegen corrosie als gevolg van de te roeren vloeistof of het te roeren vloeibare mengsel, voor een grote verscheidenheid aan vloeistoffen en vloeibare mengsels, ze hebben een hogere warmtegeleidingscoëfficiënt en zijn daardoor meer geschikt voor het transporteren van warmte, ze verstoren magnetische velden nauwelijks en ze zijn beter bestand tegen hogere temperaturen.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm is het keramisch materiaal siliciumcarbide. Bij voorkeur omvat de behuizing een cilindrische zijwand die het inwendig volume radiaal omsluit, de zijwand omvattende siliciumcarbide. Bij verdere voorkeur bestaat de genoemde zijwand voornamelijk uit siliciumcarbide.

Er is een bijzonder voordeel verbonden aan het uitvoeren van de zijwand van de behuizing in siliciumcarbide. Dit laat de omgevende vloeistof immers toe om meer warmte te onttrekken aan de behuizing, als gevolg van de hoge warmtegeleidingscoëfficiënt van siliciumcarbide. De koeling van de elektromagnetische wikkelingen verloopt bijgevolg veel efficiënter.

BESCHRI JVI NG VAN DE Fl GUREN

Figuur 1 toont, in doorsnede, een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens onderhavige werkwijze, voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels.

Figuur 2 toont, wederom in doorsnede, een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens onderhavige werkwijze, voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels.

Figuur 3 toont op schematische wijze een roervat voorzien van vier roerinrichtingen, volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding.

Figuren 4A en 4B tonen, op schematische wijze, een bovenaanzicht en een vooraanzicht van een roervat voorzien van twee roerinrichtingen, volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding.

GEDETAI LLEERDE BESCHRI JVI NG

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd.

“Een”, ”de” en “het” refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment.

Wanneer “ongeveer” in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur + /-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term “ongeveer” gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “inhouden, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een inrichting voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, de inrichting omvattende:

De term “vloeibaar mengsel” moet in dit verband worden opgevat als omvattende elk willekeurig mengsel dat één of meerdere vloeibare fases omvat. Dit kunnen zowel homogene als heterogene mengsels zijn, optioneel omvattende één of meerdere vaste en/of gasvormige fases. Volgens een aantal niet-limitatieve uitvoeringsvormen, maar geenszins daartoe beperkt, omvat het “roerelement” één of meerdere schoepen die rechtstreeks met de houder van de rotor zijn verbonden. Evenzeer is het mogelijk dat er zich een roeras uitstrekt op de rotor, in axiale richting, waarop een roerelement zit gemonteerd of waaraan een roerelement, bijvoorbeeld een getande schijf of een roerpropeller verbonden is.

Bij voorkeur is de inrichting voorzien langs de binnenzijde van een roervat, of is het althans mogelijk om de inrichting te voorzien langs de binnenzijde van een roervat. Bij verdere voorkeur wordt de verbinding tussen de inrichting en het roervat gerealiseerd door een hechting tussen het proximaal eind van de behuizing enerzijds en de binnenzijde van het roervat anderzijds.

In deze zin dienen ook de termen “proximaal” en “distaai” te worden geïnterpreteerd. “Proximaal” verwijst naar die onderdelen die aan of langs de binnenzijde van een roervat zijn voorzien, kunnen worden voorzien, en/of dicht of het dichtste gepositioneerd zijn bij een dergelijke binnenzijde, in tegenstelling tot “distaai”. “Distaai” verwijst naar alles wat zich het verste van de binnenzijde bevindt, of naar al wat wegwijst van deze binnenzijde, dus bijvoorbeeld naar het centrum van het roervat toe. Steeds wordt hier gesproken over de configuratie waarin het proximaal eind van de behuizing langs de binnenzijde van het roervat zou zijn voorzien.

Met betrekking tot de “axiale richting” kan er dus een proximale en een distale zin worden gedefinieerd. De “radiaal dient te worden opgevat als loodrecht op de axiale richting.

Volgens een aantal niet-limitatieve uitvoeringsvormen, wordt het proximaal eind van de behuizing rechtsreeks gelast op de genoemde binnenzijde of verlijmd met de genoemde binnenzijde, of omvat de behuizing langs het proximaal eind ervan een flens die kan worden gebout/gelast op of verlijmd met de genoemde binnenzijde. Indien de flens geschikt zou zijn voor het vastbouten ervan tegen de binnenzijde van het roervat, is bij voorkeur zowel deze flens als de wand van het roervat voorzien van een overeenkomstige set boorgaten. Bij verdere voorkeur is de wand van het roervat dan aan de binnenzijde voorzien van een overeenkomstige flens. Het is eveneens mogelijk dat de behuizing integraal deel uitmaakt van het roervat, en dus een instulping vormt in de wand van het roervat, naar binnen toe. De deskundige in het vakgebied is ruimschoots bekwaam om zelf één van bovenstaande, of om het even welke andere geschikte verbinding tussen het proximaal eind van de behuizing en de binnenzijde van het roervat te realiseren.

Bij voorkeur gedraagt de configuratie met permanentmagneten en elektromagnetische wikkelingen zich als een permanentmagneet-motor, waarbij voorgenoemde permanentmagneten minstens gedeeltelijk instaan voor magnetisatie van de rotor. Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm, gedraagt de configuratie zich als een wisselstroom permanentmagneet-motor. Een voordeel van wisselstroom permanentmagneet-motoren is dat deze een lager verbruik hebben dan inductiemotoren. Nog een voordeel is dat er minder wrijvingsverliezen en jouleverliezen zijn, zodat de motor minder verhit bij gebruik. Nog een voordeel is dat de rotor zelf niet van elektrische stroom moet worden voorzien, omdat de rotor, meer bepaald de houder van de rotor, permanentmagneten omvat. Deze staan in voor de magnetische velden en voor de elektromagnetische wisselwerking met de stator, die de behuizing en de elektromagnetische wikkelingen omvat. In het onderhavige type wisselstroom permanentmagneetmotor, bevindt de stator zich centraal en roteert de rotor (met permanentmagneten) hieromheen. Als alternatief is het echter mogelijk dat de stator een ring vormt omvattende de elektromagnetische wikkelingen, binnen welke ring de rotor draait.

Een voordeel is dat de motor volledig geïntegreerd is met de roeronderdelen. Onder andere is de rotor rechtstreeks verbonden met het roerelement, of valt deze rechtstreeks te koppelen met dat roerelement. Er wordt dus geen gebruik gemaakt van een in de handel verkrijgbare, standaard elektromagnetische motor, die buiten het roervat zou zijn opgesteld en daar een as aandrijft, waarbij deze as op zijn beurt magnetisch gekoppeld is met de roerkop. De motor is daardoor veel compacter, en de inrichting als geheel omvat een pak minder onderdelen. Ook is de motor daardoor minder kwetsbaar opgesteld.

Bij voorkeur is de behuizing een substantieel buisvormig element dat zich uitstrekt in de axiale richting, en waarvan het distaal eind vloeistofdicht gesloten is. Het proximaal eind ervan is vloeistofdicht verbonden met de binnenzijde van het roervat. Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm vormt de behuizing dus een vloeistofdichte instulping in de wand van de tank. Bij verdere voorkeur zijn de elektromagnetische wikkelingen in het inwendig volume vloeistofdicht gescheiden van het inwendig volume van de roertank, door middel van deze behuizing. Bij gebruik van de roerinrichting is de roertank gevuld met een vloeistof of vloeibaar mengsel, die de behuizing radiaal en distaal omgeeft. De term “vloeistofdicht” drukt bij voorkeur uit dat iets ondoordringbaar is voor de geroerde vloeistoffen en vloeibare mengsels.

Een belangrijk punt bij elektromotoren is de afvoer van warmte die ontstaat bij het gebruik, ais gevolg van wrijving en jouleverliezen. Standaard elektromotoren zijn daartoe meestal voorzien van koeivinnen en een ventilator voor gedwongen convectie met de omgevende lucht. In de huidige opstelling zijn de wikkelingen ondergebracht in de behuizing, waarbij de behuizing radiaal en distaal wordt omgeven door de vloeistof of het vloeibaar mengsel. De klassieke technieken om de motor te koelen kunnen dus moeilijker worden toegepast. Anderzijds, afhankelijk van het ontwerp van de inrichting en de materiaalkeuze, kan de motor rechtstreeks convectief worden gekoeld aan de omgevende vloeistof of het omgevende vloeibare mengsel. De daarmee gepaard gaande convectiecoëfficiënt is typisch veel hoger dan deze voor vrije convectie aan omgevingslucht, met of zonder koelvinnen. Een voordeel extra is dat het daardoor niet langer nodig is om een ventilator te voorzien voor extra koeling, omdat de convectieve koeling aan de vloeistof of het vloeibaar mengsel op zich al volstaat. In het bijzonder wordt daardoor de ventilator vermeden, als lawaai-genererend en onderhouds-behoevend onderdeel.

Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm, vormt de behuizing één integraal deel omvattende een buisvormige zijwand met een vlakke afsluiting aan het distaai eind ervan. De proximale rand van de buis wordt daarbij verbonden met de binnenzijde van een roervat zoals hierboven beschreven. Op die manier vormt de behuizing een vloeistofdichte instulping binnen het roervat. Deze instulping definieert een inwendig volume dat de elektromagnetische wikkelingen omvat. Volgens een alternatieve, niet-limitatieve uitvoeringsvorm bestaat de behuizing uit twee of meerdere onderdelen die met elkaar verbonden zijn. Bijvoorbeeld omvat de behuizing een buisvormige zijwand met een vlakke afsluiting aan het distaai eind, waarbij de zijwand en de vlakke afsluiting respectievelijk uitgevoerd zijn in een verschillend materiaal, en aan elkaar gekoppeld zijn. Geenszins daartoe beperkt, zijn beide bijvoorbeeld gekoppeld door middel van een statische dichting. Statische dichtingen zijn in veel mindere mate onderhevig aan slijtage en lekken dan dynamische asafdichtingen.

Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm, is de houder van de rotor voorzien van een even aantal dipool-permanentmagneten. Bijvoorbeeld is de genoemde houder voorzien van 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, of 16 dipool-permanentmagneten. Bij voorkeur omvat de houder eveneens een zijwand, net zoals de behuizing, waarmee de houder de zijwand van de behuizing radiaal ontvangt. De genoemde dipoolmagneten zijn dan omvat door de genoemde (cilindrische) zijwand van de houder, en gelijkmatig verdeeld over zijn omtrek. De magnetisatie is daarbij steeds radiaal gericht, en wijst voor naburige permanentmagneten afwisselend naar de as toe en weg van de as. Geschikte permanentmagneten zijn vlakke magneten en boogvormige magneten met een kromtestraal die ongeveer gelijk is aan de straal van de zijwand van de houder. Bij voorkeur volgens dezelfde uitvoeringsvorm, vormt de veelheid aan elektromagnetische wikkelingen binnen de behuizing een aantal elektromagneten. Bijvoorbeeld, maar niet daartoe gelimiteerd, is hun aantal even groot. Hun assen zijn eveneens radiaal gericht op de (cilindrische) zijwand van de behuizing, vanaf de binnenzijde. Bij verdere voorkeur zijn deze elektromagneten eveneens gelijkmatig verdeeld langsheen de binnen-omtrek van de genoemde zijwand. Bij nog verdere voorkeur is elk paar van naburige magneten steeds zodanig gekoppeld dat, bij het voeren van een stroom, het magnetisch veld dat wordt gegenereerd voor de ene magneet weg van de as is gericht terwijl het voor de andere magneet naar de as toe wijst. Het is voordelig dat de elektromagneten zich op dezelfde hoogte als de permanentmagneten bevinden, voor een optimale elektromagnetische wisselwerking tussen beide. Met datzelfde doel voor ogen, is het eveneens voordelig dat de permanentmagneten zich zo dicht mogelijk bij de elektromagneten bevinden. Om die reden worden de lagering en de zijwand van de behuizing bij voorkeur zo dun mogelijk gekozen.

Volgens alternatieve, niet-limitatieve uitvoeringsvormen, wordt de inrichting ontworpen volgens een variatie op de klassieke wisselstroom permanentmagneetmotor hierboven. Bijvoorbeeld maar geenszins daartoe gelimiteerd, worden er één of meerdere ringvormige multipolaire magneten gebruikt in plaats van dipoolmagneten, met een radiale of axiale multipolaire magnetisatie of om het even welke andere magnetisatie gekend in het vakgebied. Daarenboven of daarnaast is het mogelijk om de permanentmagneet-motor uit te voeren als een meerfasige multipolaire permanentmagneet-motor. Hierop verder bouwende en geschikte, alternatieve uitvoeringsvormen kunnen worden ontworpen door de vakman.

Bij voorkeur zijn de elektromagnetische wikkelingen, indien deze zijn uitgevoerd als een beperkt aantal afzonderlijke elektromagneten, gewikkeld omheen respectievelijke kernen uit een zacht ferromagnetisch materiaal. Een voordeel is dat dit toelaat om de elektromagnetische velden erdoor opgewekt te versterken en te kanaliseren, zonder al te veel hystereseverliezen te introduceren.

Bij het stroomvoeren van de elektromagnetische wikkelingen, interageren deze elektromagnetisch met de permanentmagneten. De resultante van al deze interacties is een krachtkoppel uitgeoefend door de stator (met wikkelingen) op de rotor en omgekeerd, omheen de axiale richting. Het resultaat is dat de rotor met roerelement aan het draaien gaat, en daarbij de vloeistof of het vloeibare mengsel roert.

De exacte uitwerking van de inrichting kan variëren naargelang de finaliteit van het roeren en de aard van de roerprocessen. Deze roerprocessen omvatten maar zijn geenszins beperkt tot homogeniseren, suspenderen, dispergeren, emulgeren en/of om het even welke combinatie daarvan. Afhankelijk van de gewenste roeractie, zal de deskundige in het vakgebied onderhavige uitvinding toepassen door onder andere één of meerdere, geschikte roerelementen te gebruiken, de inrichting zodanig uit te voeren dat een geschikt vermogen en een geschikte rotatiesnelheid wordt bekomen bij gebruik, en door de inrichting te monteren binnen het roervat, op een goedgekozen positie en met een geschikte oriëntatie. Bijvoorbeeld kunnen één of meerdere, gelijkaardige roerinrichtingen in de bodem, langs de zijwand en/of aan de bovenzijde van het roervat worden voorzien, langs de binnenzijde. Bij voorkeur wordt de roerinrichting niet centraal langsheen de as van een cilindrisch roervat voorzien, omdat zij dan een eigenmode van vloeistofstroming in het roervat aanslaat. Echter, in een alternatieve opstelling wordt de roerinrichting centraal langsheen de as van een roervat voorzien, waarbij dat roervat bovendien voorzien is van tussenschotten voor demping van die eigenmode.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de behuizing en/of de rotor een keramisch materiaal. Geschikte keramische materialen omvatten, maar zijn geenszins beperkt tot silicium nitride, siliciumcarbide, zirkoonoxide, aluminiumoxide, aluminiumnitride, boornitride, booroxide, boorcarbide, poly kristallij n diamant, wolfraamcarbide, titaniumcarbide en tantaliumcarbide. Bijvoorbeeld zijn één of meerdere delen van de behuizing en/of de rotor vervaardigd uit één of meerdere van dergelijke keramische materialen, of uit een composiet materiaal dat een poeder van een dergelijk keramisch materiaal omvat, binnen een matrix van een ander materiaal zoals grafiet of een metaal. Daarnaast of daarboven is het mogelijk dat één of meerdere oppervlakken bedekt zijn met een dunne coating omvattende een dergelijk keramisch materiaal. Bij verdere voorkeur, naast het gebruik van het keramisch materiaal, omvatten één of meerdere delen van de inrichting ook één of meerdere staalsoorten, bij voorkeur roestvaste staalsoorten en/of één of meerdere kunststoffen.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de behuizing een cilindrische zijwand die het inwendig volume radiaal omsluit, de zijwand omvattende het keramisch materiaal. Bij voorkeur is de vorm van de genoemde zijwand in hoofdzaak cilindrisch, in die zin dat de wand optioneel voorzien is van randen zoals spoorkransen, die zich radiaal uitsteken voor statische dichting, voor lagering en dergelijke.

Een voordeel van een cilindrische zijwand van de behuizing die harder is, slijtvaster is en minder wrijvingsweerstand biedt is dat deze direct deel kan uitmaken van de lagering van de houder van de rotor, omheen die behuizing. Deze lagering introduceert minder wrijvingsweerstand en is ook geschikt voor het roeren van vloeibare mengsels die kleine, harde deeltjes zoals zandkorrels omvatten. Een voordeel van een dergelijke, inertere zijwand is dat de zijwand contact mag maken met de inhoud van het roervat, zonder dat ze wordt aangevreten en regelmatig moet worden vervangen. Bij voorkeur vormt de zijwand van de behuizing dan een directe scheiding tussen de wikkelingen, binnen de behuizing, en de vloeistof of het vloeibare mengsel. Deze configuratie verbetert het warmtetransport tussen beide. Het is daarbij extra voordelig dat het materiaal zijwand een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt zou hebben, voor een geoptimaliseerde warmteoverdracht erdoorheen. Een voordeel van een dergelijke wand die de magnetische velden in veel mindere mate verstoort, is dat de elektromagnetische wisselwerking tussen de wikkelingen en de permanentmagneten, aan weerszijden van de wand, optimaal is. Ook is het voordelig dat de scheidingswand bestand is tegen hoge temperaturen.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, heeft het keramisch materiaal een thermische geleidbaarheid van minstens 50 W.m ¹.K'¹. Bij verdere voorkeur is de thermische geleidbaarheid van het keramisch materiaal minstens 60 W.m'¹.K'¹, bij nog verdere voorkeur minstens 70 W.m ¹.K¹, bij nog verdere voorkeur minstens 80 W.m ¹.K¹, bij nog verdere voorkeur minstens 90 W.m ¹.K¹, bij nog verdere voorkeur minstens 100 W.m’¹.K'¹, bij nog verdere voorkeur minstens 110 W.m'¹.K ¹, bij nog verdere voorkeur minstens 120 W.m'¹.K'¹. Bij verdere voorkeur wordt er in dit opzicht voor één van de volgende, keramische materialen geopteerd: wolfraamcarbide, siliciumcarbide en/of aluminiumnitride. Hoewel, andere keramische materialen zoals hierboven kunnen eveneens worden toegepast.

Een voordeel is dat de warmte die ontstaat door jouleverliezen in de stroomvoerende elektromagnetische wikkelingen efficiënt wordt afgevoerd naar de geroerde vloeistof of het geroerde vloeibare mengsel. Het is daardoor niet langer nodig om de wikkelingen extra te koelen aan de omgevingslucht, door middel van een ventilator. Bij voorkeur zijn de elektromagnetische wikkelingen thermisch conductief gekoppeld met de genoemde zijwand van de behuizing. D.w.z. dat er een pad bestaat, bij voorkeur zo kort mogelijk, voor conductieve warmteafvoer vanaf de (stroomvoerende) elektromagnetische wikkelingen langs die zijwand. Volgens een niet-limitatief voorbeeld, zijn de wikkelingen voorzien omheen een zacht ferromagnetische kern die rechtstreeks contact maakt met en/of bevestigd is aan de binnenzijde van die zijwand. Optioneel wordt er warmtegeleidingspasta gebruikt, voor een verbetering van de conductieve koeling.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, heeft het keramisch materiaal een Knoop hardheidswaarde van minstens 500 kg.mm². Bij verdere voorkeur is de Knoop hardheidswaarde van het keramisch materiaal minstens 600 kg.mm², bij nog verdere voorkeur minstens 700 kg.mm², bij nog verdere voorkeur minstens 800 kg.mm², bij nog verdere voorkeur minstens 900 kg.mm², bij nog verdere voorkeur minstens 1000 kg.mm², bij nog verdere voorkeur minstens 1500 kg.mm², bij nog verdere voorkeur minstens 2000 kg.mm². Bij verdere voorkeur wordt er in dit opzicht voor één of meerdere van de volgende, keramische materialen geopteerd: aluminium oxide, aluminiumnitride, wolfraamcarbide, zirkoonoxide, siliciumnitride, siliciumcarbide, boorcarbide en/of boornitride.

Een voordeel is dat deze materialen harder en slijtvaster zijn dan de meeste staalsoorten. Bij voorkeur worden deze materialen omvat door onderling in of langs elkaar roterende onderdelen, en maken zij deel uit van de lagering tussen beide. Bij verdere voorkeur maakt één of meerdere van bovenstaande keramische materialen deel uit van de lagering tussen de rotor en de behuizing. De langs of over elkaar bewegende onderdelen genieten daardoor een langere levensduur. Ook bieden deze keramische materialen minder wrijvingsweerstand, zodat er minder wrijvingsverliezen optreden.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is het keramisch materiaal diamagnetisch. Bij voorkeur wordt er in dit opzicht voor één of meerdere van de volgende keramische materialen geopteerd: siliciumnitride, siliciumcarbide, zirkoonoxide, aluminiumoxide, aluminiumnitride, boornitride, boorcarbide, polykristallijn diamant en/of booroxide.

Of een materiaal al dan niet “diamagnetisch” is van aard, wordt nader bepaald door de waarde van zijn “magnetische susceptibiliteit”. Deze laatste grootheid, ook wel aangeduid als X_m, geeft aan hoezeer dat materiaal wordt gemagnetiseerd bij onderwerping aan een magnetisch veld H. De magnetisatie M in het materiaal verhoudt zich dan tot het magnetisch veld H als M=X_mH. Voor diamagnetische materialen in het bijzonder, is de magnetische susceptibiliteit licht negatief, en in absolute waarde veel kleiner dan de eenheidswaarde. Als gevolg daarvan, reageren diamagnetische materialen nauwelijks op het magnetisch veld H dat hun wordt opgelegd. De magnetische inductie B, zijnde een maat voor de totale sterkte van het magnetische veld, dus het gecombineerde resultaat van het opgelegde veld H en de materie-magnetisatie M, is daardoor slechts beperkt beïnvloed door de aanwezigheid van diamagnetische materie. Met andere woorden, diamagnetische materialen verstoren het magnetische veld H nauwelijks, en des te minder naarmate hun magnetische susceptibiliteit kleiner is in absolute waarde. Dit staat in scherp contrast met paramagnetische/ferromagnetische materialen, zoals de meeste types van roestvrij staal. Ferromagnetische materialen beïnvloeden het magnetische veld in belangrijke mate. Deze materialen versterken het veld maar kanaliseren het ook. In AC magnetische applicaties kunnen ferromagnetische materialen ook belangrijke hystereseverliezen teweeg brengen.

Een voordeel van dergelijke materialen is dat zij de magnetische velden nauwelijks verstoren. Bij verdere voorkeur omvat de zijwand van de behuizing een dergelijk diamagnetisch, keramisch materiaal. Bijvoorbeeld bestaat zij grotendeels uit een dergelijk diamagnetisch, keramisch materiaal. De zijwand van de behuizing heeft daardoor slechts een verwaarloosbare invloed op de elektromagnetische wisselwerking tussen de wikkelingen in haar intern volume en de permanente magneten in de houder van de rotor.

Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm, bestaat de zijwand van de behuizing uit een dergelijk diamagnetisch, keramisch materiaal. Bij voorkeur zijn de elektromagnetische wikkelingen zo ver mogelijk van de as, dus dicht mogelijk tegen de binnenkant van deze zijwand gemonteerd. De houder van de rotor ontvangt daarbij de genoemde behuizing; meer in het bijzonder omvat deze houder ook een zijwand, die de zijwand van de behuizing radiaal omsluit en die permanentmagneten omvat. Bij verdere voorkeur zijn de permanentmagneten zo dicht mogelijk bij de as, dus zo dicht mogelijk bij de binnenkant van deze zijwand gemonteerd. Hierdoor is de afstand tussen de permanentmagneten en de elektromagnetische wikkelingen minimaal, en dus de elektromagnetische interactie tussen beide maximaal. De minimale separatie tussen de elektromagnetische wikkelingen enerzijds en de permanentmagneten anderzijds is gegeven door de dikte van de zijwand van de behuizing. Bij verdere voorkeur is de gekozen dikte het resultaat van een afweging tussen een minimale sterkte van de behuizing enerzijds, omdat de rotor hierop zit gelagerd, en een maximale elektromagnetische interactie tussen de wikkelingen en de permanentmagneten anderzijds. Optioneel is de zijwand van de houder onderbroken. Bijvoorbeeld betreft het een cilindrische zijwand met langwerpige uitsparingen die zich uitstrekken volgens de axiale richting.

Een voordeel is dat de genoemde zijwand van de behuizing hard en slijtvast is, en weinig wrijvingsweerstand biedt. De rotor kan dus, door middel van de houder, rechtstreeks gelagerd zitten op de behuizing. De buitenzijde van de zijwand van de behuizing fungeert daarbij als eerste glijoppervlak. Volgens een eerste, nietlimitatieve uitvoeringsvorm is de genoemde lagering een glijlagering, en is de binnenzijde van de zijwand van de genoemde houder voorzien van een tweede glijoppervlak, dat het eerste glijoppervlak op passende wijze ontvangt. Volgens een tweede, niet-limitatieve uitvoeringsvorm is de genoemde lagering een rollagering, waarbij de zijwand van de genoemde houder langs de binnenzijde voorzien is van axiaal georiënteerde, roteerbare cilinders. Volgens een derde, niet-limitatieve uitvoeringsvorm is de genoemde lagering een kogellagering, waarbij de zijwand van de genoemde houder langs de binnenzijde voorzien is van kogels. In de voorgaande twee uitvoeringsvormen zijn de rolelementen - de cilinders en de kogels - bij voorkeur vervaardigd uit een keramisch materiaal zoals hierboven beschreven, bij verdere voorkeur uit siliciumcarbide, silicium nitride of aluminiumoxide, met gekende voordelen zoals doorheen dit document beschreven. Een bijzonder voordeel is dat het niet noodzakelijk is om dergelijke lagers te smeren, deze worden gesmeerd door middel van de geroerde vloeistof of het geroerde vloeibare mengsel, waardoor het wordt omgeven. Andere voordelen werden hierboven reeds vermeld.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, zit de houder op de behuizing gelagerd door middel van een glijlagering. Deze glijlagering voorziet dan een radiale lagering van de rotor op de behuizing, op onderling roteerbare wijze omheen de axiale richting. Bij voorkeur omvat de genoemde glijlagering een eerste glijoppervlak, zijnde de buitenzijde van de zijwand van de behuizing, en een tweede glijoppervlak, zijnde de binnenzijde van de zijwand van de houder. Bij verdere voorkeur is minstens het eerste glijoppervlak van beide een siliciumcarbide oppervlak.

Een voordeel van een glijlagering is dat dit een erg eenvoudige lagering is. Bovendien kan een dergelijke lagering vrij dun worden gemaakt, zodat de wikkelingen zo dicht mogelijk bij de permanentmagneten kunnen worden gepositioneerd.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de genoemde glijlagering bovendien een enkelvoudige of dubbele axiaallagering. Een voordeel is dat, bij onderlinge rotatie, het axiaal verlopen van de rotor ten opzichte van de behuizing in tenminste één richting wordt verhinderd.

In het geval van een enkele axiaallagering, kiest de vakman de richting waarin de genoemde axiaallagering werkzaam is, dus in dewelke het verlopen van de rotor ten opzichte van de behuizing wordt verhinderd. Deze keuze wordt genomen al naargelang de situatie. Daarbij wordt er rekening gehouden met hoe de axiale richting van de roerinrichting is georiënteerd, het gewicht van de rotor en de richting en grootte van de reactiekracht op de rotor bij het roeren, hetgeen afhankelijk is van het type roerelement, de rotatiesnelheid en de rotatiezin.

Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm, is de behuizing en/of de houder van de rotor voorzien van minstens één spoorkrans, voor het verhinderen van het axiaal verlopen van de rotor ten opzichte van de behuizing. Bij voorkeur omvat de genoemde spoorkrans een keramisch materiaal zoals hierboven beschreven. Bij verdere voorkeur omvat de spoorkrans siliciumcarbide. Volgens een verdere, nietlimitatieve uitvoeringsvorm, vormt de zijwand van de behuizing een integraal deel uit siliciumcarbide, omvattende nul, één of twee spoorkransen. De genoemde zijwand is daarbij in hoofdzaak cilindervorm ing en is bij voorkeur langs één of beide uiteinden (distaal en/of proximaal) voorzien van de spoorkrans, wat resulteert in een enkelvoudige respectievelijk een dubbele axiaallagering. De genoemde spoorkransen hebben de vorm van een siliciumcarbide rand die radiaal uitsteekt.

Een voordeel van een enkelvoudige axiaallagering ten opzichte van een dubbele axiaallagering, is dat de productie en assemblage van de roerinrichting eenvoudiger verloopt. Daarbij wordt de zijwand met spoorkrans in één deel uit siliciumcarbide vervaardigd. De houder van de rotor wordt hierover geschoven, en wel langs dat uiteinde dat niet voorzien is van een spoorkrans.

Een voordeel van een dubbele axiaallagering is dat, bij onderlinge rotatie, het axiaal verlopen van de rotor ten opzichte van de behuizing in beide axiale richtingen wordt verhinderd.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de genoemde houder een distaal eind, waarbij de houder nabij dat distaal eind van minstens één opening is voorzien. In lijn met bovenstaande definities kan er ook een “proximaal eind” van de houder worden aangeduid, zijnde het eind waarlangs de houder de behuizing ontvangt. Het “distaal eind” van de houder is overstaand aan dat “proximaal eind. De opening aan het distaal eind van de houder laat bij voorkeur een doorstroming toe van de geroerde vloeistof of van het geroerde vloeibare mengsel, tussen het proximaal eind van de houder en de opening nabij het distaal eind van de houder. Deze doorstroming vindt plaats doorheen de nauwe separatie tussen de buitenzijde van de zijwand van de behuizing enerzijds en de binnenzijde van de zijwand van de houder anderzijds.

Een voordeel van deze doorstroming is dat ze de glijlagering tussen de rotor en de behuizing smeert met de geroerde vloeistof of met het geroerde, vloeibare mengsel. Nog een voordeel is dat deze doorstroming de genoemde nauwe separatie voortdurend en automatisch reinigt, wat hygiënischer en onderhoudsvriendelijker is. Nog een voordeel is dat deze doorstroming warmte onttrekt aan de inrichting, in het bijzonder aan de stroomvoerende elektromagnetische wikkelingen, door het materiaal van de behuizing heen, in het bijzonder doorheen de zijwand van de behuizing. Het is daarbij extra voordelig dat de behuizing een materiaal omvat met een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt zoals, maar geenszins beperkt tot siliciumcarbide.

Nog een betere doorstroming kan worden verkregen met een houder waarvan de zijwand onderbroken is, zoals hierboven uiteengezet. Bijvoorbeeld betreft het een cilindrische zijwand met uitsparingen die zich uitstrekken volgens de axiale richting.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omsluit de genoemde houder een halfopen kamer, die tussen het distaai eind van de houder en het distaai eind van de behuizing is gepositioneerd, en waarbij voorgenoemde opening een vloeistofverbinding van de halfopen kamer naar de omgeving van de roerinrichting realiseert. Wanneer geïnstalleerd in een roervat, realiseert voorgenoemde opening een vloeistofverbinding van de halfopen kamer naar de rest van het roervatvolume. De kamer is daarbij “halfopen”, in die zin dat het een volume bezet waarvan het buitenoppervlak wordt afgebakend door het distaai eind van de behuizing, het distaai eind van de houder en een eventuele distale zijwand van de houder. Het distaai eind van de houder of de distale zijwand van de houder is daarbij minstens voorzien van voorgenoemde opening. De totale oppervlakte van de openingen beslaat daarbij maximaal 98 % van het distaai eind en de eventuele distale zijwand van de houder, bij voorkeur maximaal 90%, bij verdere voorkeur minimaal 5%, bij verdere voorkeur minimaal 10%, bij verdere voorkeur minimaal 20%, en bij verdere voorkeur minimaal 50%. De vakman is in staat om hier een afweging te maken tussen een maximale doorstroming enerzijds, en een stevige koppeling van het roerelement of de roeras op de houder van de rotor anderzijds.

Bij aansturing van de rotor wordt de draaibeweging van de houder deels overgedragen op de vloeistof in de halfopen kamer. Als gevolg van centrifugale krachtwerking op deze roterende vloeistof, ontstaat er een radiale drukgradiënt binnen de halfopen kamer. Bij de gebruikelijke rotatiesnelheden tussen 20 min’¹ en

5000 min’¹, bijvoorbeeld bij een rotatiesnelheid van 400 min’¹, resulteert dit in een significante radiale pompwerking. Afhankelijk van de positie van de opening nabij het distaai eind van de houder, wordt vloeistof daardoor ofwel aangezogen ofwel weggeslingerd doorheen de opening. In het eerste geval resulteert dit in een doorstroming vanuit de halfopen kamer tot aan het proximaal eind van de houder, doorheen de nauwe separatie tussen de buitenzijde van de zijwand van de behuizing enerzijds en de binnenzijde van de zijwand van de houder anderzijds. In het tweede geval resulteert dit in een doorstroming vanaf het proximaal eind van de houder tot in de halfopen kamer, doorheen diezelfde, nauwe separatie, en tot slot doorheen de genoemde opening.

Een voordeel hiervan is dat de zelfreinigende, zelfkoelende en/of zelfsmerende werking van de roerinrichting verder wordt versterkt, omdat de doorstroming langsheen de zijwand van de behuizing krachtiger is.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is de genoemde opening decentraal gepositioneerd. In het bijzonder is de opening bij voorkeur niet centraal axiaal gepositioneerd. De radiale pompwerking bestaat er dan in dat vloeistof naar buiten toe wordt weggeslingerd uit de halfopen kamer, via de opening. Tegelijkertijd wordt er vloeistof aangezogen vanaf het proximaal eind van de houder tot in de halfopen kamer, wat de doorstroming langsheen de zijwand van de behuizing verder bevordert. Een voordeel hiervan is opnieuw dat de zelfreinigende, zelfkoelende en/of zelfsmerende werking van de roerinrichting verder wordt versterkt.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is de genoemde opening deels radiaal gericht. In het bijzonder is de opening bij voorkeur niet zuiver axiaal gericht. Bijvoorbeeld is de opening radiaal gericht, weg van de as, of maakt de normaal op de opening een hoek van 45° met de axiale richting. Meer in het algemeen is de hoek tussen deze normaal en de axiale richting minimaal 5°, bij voorkeur minimaal 10°, bij verdere voorkeur minimaal 20°, bij verdere voorkeur minimaal 30°. Een voordeel is dat de radiale pompwerking verder wordt bevorderd. Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm, worden de openingen voorzien van schoepen, om het effect van het radiaal pompen nog meer te versterken.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is het genoemde roerelement losmaakbaar verbonden met de rotor. Een voordeel is dat het roerelement eenvoudig kan worden vervangen wanneer het versleten is. Nog een voordeel is dat het productieproces zo efficiënt en algemeen mogelijk verloopt, terwijl het roerelement specifiek wordt gekozen, naargelang de aard van de roeractie.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de inrichting minstens twee roerelementen, die elk geconfigureerd zijn voor het losmaakbaar verbinden ervan met de rotor. Een voordeel is dat de eindgebruiker zelf het geschikte roerelement kan kiezen en variëren naargelang de aard van de benodigde roeractie.

In een tweede aspect betreft de uitvinding een roervat voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels; in het bijzonder is dat roervat voorzien van de inrichting hierboven beschreven. Bovengenoemde voordelen van de inrichting kunnen in dit verband worden hernomen.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

VOORBEELDEN EN FIGUREN

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden en figuren die de uitvinding illustreren, en die geenszins bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

Figuur 1 toont, in doorsnede, een uitvoeringsvorm van de inrichting 21 volgens onderhavige werkwijze, voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels. Daarbij is die roerinrichting 21 gemonteerd in een roervat, langs de binnenzijde van de roervatwand 1. De genoemde wand 1 is daartoe voorzien van een bevestigingsflens 2, en de inrichting 21 omvat een wandflens 3. Beide flensen 2, 3 zijn voorzien van een overeenkomstige set gaten, voor onderlinge bevestiging middels bouten 4, waarbij de gaten in de bevestigingsflens 2 zijn voorzien van tapdraad. Om te voorkomen dat deze bevestiging zou lostrillen tijdens gebruik van de inrichting 21, worden de bouten 4 geborgd middels veerringen 5. Bovendien wordt er gebruik gemaakt van een dichtingsring 6, zodat de verbinding tussen wandflens 3 en bevestigingsflens 2 ondoordringbaar is voor de geroerde vloeistoffen en mengsels.

De roerinrichting 21 omvat verder een behuizing 7, die zich axiaal vanaf de genoemde wandflens 3 uitstrekt. Daarbij is de behuizing 7 opgebouwd uit een cilindrische zijwand 7a, en zij is distaai afgesloten d.m.v. een cirkelvormig, distaai deksel 7b. Dichtingsringen 6’ bewaken de vloeistofdichte aansluiting van die zijwand 7a op de wandflens 3 enerzijds, en van het distaai deksel 7b op de zijwand 7a anderzijds. Het geheel wordt samengehouden door middel van een centrale bout 4’ met veerring 5’. Zodoende definieert de behuizing 7 een inwendig volume, welk volume vloeistofdicht is afgesloten van de inhoud van het roervat. Langs de buitenzijde van het roervat is dat inwendig volume verder afgesloten door middel van een proximaal deksel 8. Bovendien is er binnenin het volume een veelheid aan elektromagneten 9 voorzien, welke zijn aangesloten op een elektrisch aansluitblok

10.

Nu omvat deze roerinrichting 21 verder nog een rotor 11, die is aangepast om rechtstreeks door de te roeren vloeistoffen en vloeibare mengsels te worden omgeven. Deze rotor 11 is verbonden met een roeras 12, zich in axiale richting van die rotor 11 uitstrekkend, en op zijn beurt verbonden met een roerelement 13. Dat roerelement 13 is hier uitgevoerd als een roerpropeller met drie propellerbladen - waarvan er slechts twee zichtbaar zijn in de getoonde doorsnede. De rotor 11 zelf definieert een houder 11a, voor het ontvangen van de genoemde behuizing 7, langs het distaai eind ervan. Daarbij omsluit de houder 11a de zijwand 7a van die behuizing 7 radiaal, en op onderling passende wijze. Zodoende verzorgt deze houder 11a een radiale glijlagering van de rotor 11 op de behuizing 7, omheen de axiale richting. Aan zijn distaai eind is de houder 11a gedeeltelijk afgesloten d.m.v. een distale kap 11b. Deze kap 11b zorgt voor aansluiting op en ondersteuning van de roeras 12.

In de getoonde uitvoeringsvorm vormt de houder 11a een cilindrische zijwand, welke zijwand de cilindrische zijwand 7a van de behuizing 7 radiaal omsluit. De houder 11 a is langs de binnenzijde van die cilindrische zijwand voorzien van een veelheid aan permanentmagneten 14. De elektromagneten 9 binnen de behuizing 7 interageren, wanneer zij stroom voeren, met de permanentmagneten 14 van de rotor, door het materiaal van de zijwand 7a van de behuizing 7 heen; zij oefenen daarbij een krachtkoppel uit op de rotor 11, omheen de axiale richting. Ter optimalisatie van deze elektromagnetische koppeling, is de zijwand 7a van de behuizing 7 uitgevoerd in een diamagnetisch materiaal zoals siliciumcarbide. Ook zijn de permanentmagneten 14 zo dicht als mogelijk bij de elektromagneten 9 voorzien, aan de binnenzijde van de zijwand van de houder 11a. Bij voorkeur scheidt enkel een smalle luchtspleet 1 5 de permanentmagneten 14 van die zijwand 7a van de behuizing 7. Deze luchtspleet 15 kan uiteraard worden bezet door een vacuüm of door eender welke substantie, bijvoorbeeld een smeringsmiddel, een koelingsmiddel of bij voorbeeld door het te roeren mengsel.

Voor een slijtvaste, minstens radiale glijlagering van de rotor 11 op de behuizing 7, omvat de rotor 11 twee siliciumcarbide glijringen 16. Bovendien vormt de zijwand 7a van de behuizing 7 een spoorkrans 17. Deze spoorkrans 17 verzorgt bijkomend een axiale glijlagering van de rotor 11 op die behuizing 7. Daarbij vormt de zijwand 7a van de behuizing 7 samen met de spoorkrans 17 één integraal deel uit siliciumcarbide. In het bijzonder verhindert de spoorkrans 17 enkel het axiaal verlopen van de rotor 11 t.o.v. de behuizing 7, naar de roervatwand 1 toe. Deze opstelling kan eenvoudig worden gereinigd, waarbij de rotor 11 simpelweg van de behuizing 7 af wordt geschoven. Een dergelijke glijlagering kan bijvoorbeeld geschikt zijn voor roerders die verticaal opwaarts gericht in een roervat worden voorzien, en waarbij de reactiekrachten op de rotor 11 tijdens het roeren niet volstaan om de rotor 11 van de behuizing 7 te lichten. De genoemde reactiekrachten zijn daarbij voldoende laag, vergeleken met het gewicht van de rotor 11, en/of deze reactiekrachten zijn neerwaarts gericht.

De distale kap 11b waarvan sprake, voor afsluiting van het distaai eind van de houder 11a, heeft in hoofdzaak de vorm van een holle, afgeknotte kegel. Daarbij vormt de zijwand van deze kap 11b een hoek van ongeveer 45° met de axiale richting, en deze zijwand is bovendien voorzien van minstens één opening 19. De opening is dus niet zuiver axiaal, en meer bepaald onder een hoek van ongeveer 45° t.o.v. de axiale richting gericht; zij is dus deels radiaal gericht. De holle, distale kap 11b omsluit nu een halfopen kamer 18, welke kamer 18 deels is afgebakend door de kap 11b met opening 19, en door het distaai deksel 7b van de behuizing

7. Bij roterende aansturing van de rotor 11 omheen die behuizing 7, verzorgt dit ontwerp een radiale pompwerking. De vloeistof aanwezig in de halfopen kamer 18 wordt daarbij doorheen de opening 19 naar buiten geslingerd. Nieuwe vloeistof wordt daardoor aangezogen, vanaf het proximaal eind van de houder 11a, langs voorgenoemde luchtspleet 1 5 en tot in de halfopen kamer 18. Het resultaat is een zelfreinigende, zelfkoelende en zelfsmerende roerinrichting 21.

Voor het versterken van dit effect, zijn de genoemde openingen 1 9 in de distale kap 11b bij voorkeur zo groot als mogelijk. Bijvoorbeeld beslaat de totale oppervlakte van de openingen 19 ongeveer 80% van het distaai eind 11b en de eventuele distale zijwand van de rotor 11. In de configuratie van de figuur zal de distale kap 11b echter voldoende stevig moeten zijn, voor de rechtstreekse ondersteuning van de roeras 12. In alternatieve uitvoeringsvormen is zij gevormd uit twee of meerdere spaken die zich uitstrekken tussen de houder 11a en de roeras 1 2.

Figuur 2 toont, wederom in doorsnede, een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting 21 volgens onderhavige werkwijze, voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels. Het voornaamste verschil met de uitvoeringsvorm volgens figuur 1, is dat de rotor 11 nu dubbel axiaal gelagerd zit omheen de behuizing 7. De zijwand 7a van de behuizing 7, net als de spoorkrans 17 zijn daarbij nog steeds integraal gevormd uit siliciumcarbide. Dit deel is echter omgedraaid t.o.v. de axiale richting. Bijkomend is er nu een losstaande, siliciumcarbide voetkrans 20 voorzien. De twee kransen 17, 20 beperken daarbij het axiaal verlopen van de rotor t.o.v. de behuizing 7 in twee richtingen, door glijdende samenwerking met de twee glijringen 16. Drie dichtingsringen 6 verzorgen het vloeistofdicht aansluiten van die voetkrans 20, op de wandflens 3 enerzijds en op de zijwand 7a van de behuizing 7 anderzijds.

Figuur 3 toont op schematische wijze een roervat voorzien van vier roerinrichtingen 21, volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding. Elk van de roerinrichtingen 21 omvat een wandflens 3 voor bevestiging ervan langs de binnenzijde van de roervatwand 1. Die roervatwand 1 voorziet daarbij de overeenkomstige bevestigingsflens 2. Afhankelijk van de uitvoeringsvorm, wordt de wandflens 3 zelf langs de binnenzijde of langs de buitenzijde aan de bevestigingsflens 2 vastgemaakt; in onderhavige uitvoeringsvorm is dat langs de buitenzijde. Elk van de roerinrichtingen 21 omvat nu verder een rotor 11 die uitmondt in een roeras 12. Die roeras 12 is dan voorzien van één of meerdere roerelementen 13, onder de vorm van roerpropellers. De lengte van de roeras 12 kan variëren. Uiteraard kunnen andere roerelementen 13 worden gekozen, en/of kunnen delen ervan, zoals propellerbladen ook rechtstreeks langs de buitenzijde van de houder 11a worden voorzien. De roerinrichtingen 21 zijn decentraal in het roervat gemonteerd.

Figuren 4A en 4B tonen, op schematische wijze, een bovenaanzicht en een vooraanzicht van een roervat voorzien van twee roerinrichtingen 21, volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding. Ditmaal zijn de roerinrichtingen 21 centraal in het roervat voorzien. Bovendien vormt de binnenzijde van de roervatwand 1 vier tussenschotten 22. Deze tussenschotten 22 maken een degelijke, chaotische menging van de inhoud van het roervat mogelijk, zoals op zich gekend uit de roertechniek.

De genummerde elementen op de figuren zijn:

1. Roervatwand

2. Bevestigingsflens

3. Wandflens

4. Bout

5. Veerring

6. Dichtingsring

7. Behuizing

a. Zijwand

b. Distaai deksel

8. Proximaal deksel

9. Elektromagneet

10. Elektrisch aansluitblok

11. Rotor

a. Houder

b. Distale kap

12. Roeras

13. Roerelement

14. Permanentmagneet

15. Luchtspleet

16. Glijring

17. Spoorkrans

18. Halfopen kamer

19. Opening

20. Voetkrans

21. Roerinrichting

22. Tussenschot

Het is verondersteld dat de huidige uitvinding niet beperkt is tot de uitvoeringsvormen die hierboven beschreven zijn en dat enkele aanpassingen of veranderingen aan de beschreven voorbeelden kunnen toegevoegd worden zonder de toegevoegde conclusies te herwaarderen.

Claims

CONCLUSI ES

1. Een inrichting 21 voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, de inrichting 21 omvattende:

een behuizing 7 die zich uitstrekt volgens een axiale richting, waarbij de behuizing 7 een proximaal eind en een distaal eind omvat, en een inwendig volume definieert dat langs het distaal eind ervan gesloten is, een rotor 11, aangepast om door vloeistoffen en vloeibare mengsels te worden omgeven en met minstens één roerelement 13 verbonden, waarbij de rotor 11 een houder 11a definieert die genoemde behuizing 7 langs het distaal eind ervan ontvangt, op zodanige wijze dat de rotor 11 radiaal gelagerd zit op de behuizing 7, op onderling roteerbare wijze omheen de axiale richting, de houder 11a verder omvattende een veelheid aan permanentmagneten 14 en de inrichting 21 verder omvattende een veelheid aan elektromagnetische wikkelingen 9, met het kenmerk, dat de genoemde elektromagnetische wikkelingen 9 omvat zijn door het genoemde inwendig volume en geconfigureerd zijn voor het elektromagnetisch interageren met de permanentmagneten 14, daarbij een krachtkoppel uitoefenend op de rotor 11, omheen de axiale richting.
2. De inrichting 21 volgens voorgaande conclusie 1, met het kenmerk, dat de behuizing 7 en/of de rotor 11 een keramisch materiaal omvatten.
3. De inrichting 21 volgens voorgaande conclusie 2, met het kenmerk, dat de behuizing 7 een cilindrische zijwand 7a omvat die het inwendig volume radiaal omsluit, de zijwand 7a omvattende het keramisch materiaal.
4. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat het keramisch materiaal een thermische geleidbaarheid heeft van minstens 50 W.m'¹.K'¹.
5. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 2 tot en met 4, met het kenmerk, dat het keramisch materiaal een Knoop hardheidswaarde heeft van minstens 500 kg.mm².
6. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 2 tot en met 5, met het kenmerk, dat het keramisch materiaal diamagnetisch is.
7. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 2 tot en met 6, met het kenmerk, dat het keramisch materiaal silicium carbide is.
8. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de houder 11a radiaal op de behuizing 7 gelagerd zit door middel van een glijlagering.
9. De inrichting 21 volgens voorgaande conclusie 8, met het kenmerk, dat de genoemde glijlagering bovendien een enkelvoudige of dubbele axiaallagering omvat.
10. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 1 tot en met 9, met het kenmerk, dat de genoemde houder 11a een distaai eind omvat, waarbij de houder 11a nabij dat distaai eind van minstens één opening 19 is voorzien.
11. De inrichting 21 volgens voorgaande conclusie 10, met het kenmerk, dat de genoemde houder 11a een halfopen kamer 18 omsluit, die tussen het distaai eind van de houder 11 a en het distaai eind van de behuizing 7 is gepositioneerd, en waarbij voorgenoemde opening 19 een vloeistofverbinding van de halfopen kamer 18 naar de omgeving van de inrichting 21 realiseert.
12. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 10 en 11, met het kenmerk, dat de genoemde opening 19 decentraal is gepositioneerd.
13. De inrichting 21 volgens één der voorgaande conclusies 10 tot en met 12, met het kenmerk, dat de genoemde opening 19 deels radiaal is gericht.
14. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies 1 tot en met 13, met het kenmerk, dat het genoemde roerelement 13 losmaakbaar verbonden is met de rotor 11.
15. De inrichting 21 volgens voorgaande conclusie 14, met het kenmerk, dat de inrichting minstens twee roerelementen 13 omvat, die elk geconfigureerd zijn voor het losmaakbaar verbinden ervan met de rotor 11.
16. Een roervat voor het roeren van vloeistoffen en vloeibare mengsels, met het kenmerk, dat het roervat voorzien is van de inrichting 21 volgens één der conclusies 1 tot en met 15.

ÏÖ

I NRI CHTI NG VOOR HET ROEREN VAN VLOEI STOFFEN EN VLOEI BARE MENGSELS