DD275985A3 - Anordnung fuer motorlose magnetfeldruehrer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung fuer motorlose Magnetfeldruehrer, die bei entsprechender Erregung ein gleichmaessig rotierendes magnetisches Drehfeld mit hohem Durchgriff im Zentrum erzeugt. Typische Anwendungsgebiete sind die biotechnologische und chemische Forschung und Industrie, wo sowohl leistungsstarke Laborruehrer als auch Kleinst- und Foerderruehrer fuer Kuevetten, Spektrometer u. a. eingesetzt werden. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung fuer leistungsstarke motorlose Magnetfeldruehrer die auf kleinstem Raum und an schwer zugaenglichen Stellen vielseitige Ruehraufgaben erledigt. Die Aufgabe besteht darin, die mechanische Bauhoehe/Baugroesse der Anordnung entscheidend zu verringern, wobei das wirksame magnetische Feld einen hohen Zentrierungsgrad aufweist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem Polschuhe und ein kreisringfoermiger Kern aus Weicheisen so miteinander verbunden sind, dass die Polschuhe radial zum Mittelpunkt weisen und Magnetspulen aufnehmen. Je nach Aufgabenstellung - Ruehren oder Foerdern - liegen die Polschuh-Achsen in einer Ebene mit dem Kern oder sind zur Mitte um einen kleinen Winkel a angehoben.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für motorlose Magnetfeldrührer mit universellen Anwendungsmöglichkeiten in der biotechnologischen und chemischen Forschung, Routine und Industrie. Sie ist sowohl geeignet für leistungsstarke Laborrührer гит Rühren und Mischen niedrig viskoser Medien, als auch in abgesetzter Form für Kleinst- und Förderrührer bei Küvetten, Meßgeräten und Spektrometern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Anordnungen für motorlose Magnetfeldrührer herkömmlicher Bauart bestehen meist aus zwei oder mehreren sich gegenüber liegenden Polpaaren, die sternförmig angeordnet sind (s. beispielsweise DE 3135961 und DE 3043335). Die Magnetspulen sind dabei so auf dem Kernmaterial angeordnet, daß ihre Achsen senkrecht zur Drehebene des Rührelementes zeigen.

Es gibt verschiedene Bauarten mit gemeinsamer unten liegender und geschlossener Jochplatte (s. auch DE 3043335 und DT 2709365), mit oben abgeteilten oder/und gekröpften Polschuhen (DE 3135961), oder auch zur Rührerachse abgewinkelten Spulenkernen wie zum Beispiel in der Patentschrift DD 234618 beschrieben.

In der Mehrzahl der Fälle sind die Spulenkernenden (oder Polschuhe) einerseits auf einer Jochplatte bzw. in einem Jochzentrum und andererseits annähernd punktförmig, ohne sich zu berühren zusammengeführt.

In den Erfindungsbeschreibungen DT 2709365, DE 3135961 und DE 3400724 sind zusätzliche konstruktive Maßnahmen wie Hilfspolkerne, Füllstücke und Mu-Metallplatten angegeben um eine Verbesserung der Zentrierung des Magnetfeldes und Eindämmung seiner Streuwirkung zu erreichen.

Verschieden ausgebildete Polschuhe und Spulenanordnungen, Einkapselungen u.a. kennzeichnen die spezialisierten Ausführungsformen je nach Anwendungsfall.

Gemeinsame entscheidene Nachteile dieser Lösungen sind die unvermeidliche große Bauhöhe und der Herstellungsaufwand.

Die konstruktionsbedingten Unterbrechungen der magnetischen Kreise bewirken eine ungünstige Feldverteilung und führen zu unnötiger Erwärmung des Rührers. Die vielfach erforderlichen Maßnahmen, um an der Rühreroberfläche (Stellfläche) ein wirksames magnetisches Feld mit hohem Durchgriff zu erzielen, sind kostenaufwendig und schränken die Anwendungsbreite

Es gibt auch spezielle Anordnungen für Mehrstellenrührer-Systeme (z. B. DE 3400724 und DE 3106175). Kennzeichnend sind hier Magnetwicklungen (Spulen), die aus mehreren parallelen und sich überkreuzenden Leiterbahnen oder Folien bestehen und lagenweise angeordnet sind.

Der zusätzliche Aufwand für die Ansteuerelektronik, eine geringe Rührleistung durch ungenügend ausgebildete Magnetfeldzentren und die unvermeidliche Baugröße begrenzen die Einsatzmöglichkeiten dieser Systeme.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung für leistungsstarke motorlose Magnetfeldrührer zu schaffen, die es ermöglicht, auch auf kleinstem Raum und an schwer zugänglichen Stellen von Geräten und Anlagen vielseitige Rühraufgaben zu erledigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe besteht darin, die Anordnungen für leistungsstarke motorlose Magnetfeldrührer so zu verbessern, daß die mechanische Bauhöhe gering ist und das wirksame magnetische Feld einen hohen Zentrierungsgrad aufweist. Vorausgesetzt werden bekannte Ansteuerelektroniken für motorlose Magnetfeldrührer mit mehreren Spulenpaaren sowie die Verwendung von verlustarmen Weicheisenmaterialien wie zum Beispiel Muniperm.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst, indem ein Kern 1 und mehrere Polschuhe 2 aus Weicheisen so zueinander angeordnet werden, daß der Kern 1 ein geschlossenes Polygon oder einen Kreis bildet, von dem aus stabförmige Polschuhe 2 radial zum Mittelpunkt zeigen —Fig. 1 und Fig. 2. Je nach gewünschter Aufgabe- Rühren oder Fördern-liegen die Längsachsen der immer paarig angeordneten Polschuhe 2 erfindungsgemäß in einer Ebene mit dem Kern 1 - Fig. 1 — oder sind zur Mitte um einen kleinen Winkel α angehoben — Fig. 2.

Vorzugsweise dienen die Polschuhe 2 zur Aufnahme der Magnetspulen 4 und sind einseitig fest mit dem Kern 1 verbunden. Ihre freien Enden berühren sich nicht und bilden die Führungsfläche für das Rührelement 3.

Spitzwinklig abgeflachte Führungsflächen oder klauenartig stumpfe dienen einer besseren Zentrierung.

Der kleinste Winkel α zwischen der Längsachse der Polschuhe 2 und der Kernebene bestimmt die Bauhöhe der Anordnung und wird ausschließlich durch den benötigten Wickelraum für die Magnetspulen 4 festgelegt. Die Polschuhlänge und das verwendete Rührelement 3 begrenzen den Durchmesser.

Die gesamte Anordnung ist in Silikonkautschuk o.a. eingebettet und von einem Deckblech 7 umgeben. Vorzugsweise ist das Rührelement 3 in Stab- oder Propellerform ausgeführt. Zur Vermeidung von Verlusten ist der Abstand zwischen dem Rührelement 3 und den freien Polschuhenden gering zu halten.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung entsteht ein magnetischer Kreis mit guter Feldverteilung und einem homogenen Magnetfluß im Kernmaterial. Der kreisringförmige Kern 1 reduziert die Streufeldwirkung nach außen. Bei entsprechender Erregung von sich jeweils gegenüberliegenden Spulenpaaren entsteht ein gleichmäßig rotierendes magnetisches Drehfeld mit hohem Durchgriff im Zentrum. Die Eigenerwärmung ist dabei vernachlässigbar. Damit erhöht sich die Leistungsfähigkeit der Anordnung gegenüber dem bekannten Stand der Technik.

Die erfindungsgemäße geometrische Lage der Magnetspulen zur Kernebene gestattet eine wesentliche Reduzierung der Bauhöhe/Baugröße der Anordnung, die dann nur noch von der zu erzielenden Rührleistung abhängig ist und kleine Ausführungen favorisiert.

Durch den einfachen und robusten Aufbau ergeben sich niedrige Herstellungskosten.

Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich für labormäßige Rühr- und Förderaufgaben gleichermaßen und erweitert damit die Anwendungsbreite gegenüber den bekannten technischen Lösungen.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt eine Anordnung für motorlose Magnetfeldrührer, die erfindungsgemäß einen kreisringförmigen äußeren Kern 1,drei Paare von radial zum Mittelpunkt zeigenden Polschuhen 2 mit aufgeschobenen Magnetspulen 4, ein Rührelement 3, eine Küvette 5 mit der Flüssigkeit 6 und ein Deckblech 7 aufweist. Das Ausführungsbeispiel ist als Förderrührer dargestellt. Die Polschuhe 2 sind mit dem Kern 1 fest verbunden und liegen mit dem Rührelement 3 in einer Ebene. Die freien Enden der Polschuhe 2 sind vorzugsweise klauenartig ausgeführt um eine sichere Zentrierung des Rührelementes 3 zu gewährleisten. Die Küvette 5 besitzt eine ringförmige innere Ausweitung zur Aufnahme des propellerartigen Rührelementes 3. Die Verwendung annähernd gleicher Querschnitte für die Polschuhe 4, den Kern 1 und das Rührelement 3 unterstützt einen homogenen magnetischen Feldlinienverlauf.

Fig. 2 zeigt die gleiche erfindungsgemäße Anordnung für motorlose Magnetfeldrührer, wobei im Unterschied zur Fig. 1 die Polschuhe 2 mit den Magnetspulen 3 gegenüber dem Kern 1 zum Mittelpunkt hin um einen kleinen Winkel α angehoben sind und die freien Enden der Polschuhe 2, spitzwinklig abgeflacht und annähernd punktförmig zusammengeführt, die Führungsfläche für das Rührelement 3 bilden. Dieses Ausführungsbeispiel ist als Laborrührer dargestellt. Für extrem niedrige Bauhöhen sind die Magnetspulen 4 tonnenförmig ausgeführt. Das Rührelement 3 hat vorzugsweise Stabform; das Deckblech 7 besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff und dient als Stellfläche.

Claims (4)

1. Anordnung für motorlose Magnetfeldrührer, die bei Erregung ein rotierendes magnetisches Drehfeld erzeugt, mehrere sich immer paarig gegenüberliegende Magnetspulen (4), ein Rührelement (3), ein Deckblech (7) sowie stabförmige Polschuhe (2) und einen Kern (1) aus verlustarmen Weicheisen annähernd gleichen Querschnitts aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Polschuhe (2) mit den Magnetspulen (4) konstruktiv so ausgeführt sind, daß sie einerseits fest mit dem sie ringförmig umschließenden Kern (1) verbunden radial zum Mittelpunkt weisen, ihre Längsachsen zur Kernebene in einer die Bauhöhe bestimmenden Beziehung stehen und das Rührelement (3) Propellerform haben kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kern (1) ein geschlossenes Polygon oder einen Kreis bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Längsachsen der Polschuhe (2) mit der Kernebene zusammenfallen oder einen kleinen Winkel α mit ihr bilden.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß nur die Polschuhe (2) die Magnetspulen (4) aufnehmen.