DE10130333A1

DE10130333A1 - Vorrichtung mit einem Behälter zur Aufnahme eines Fluids

Info

Publication number: DE10130333A1
Application number: DE10130333A
Authority: DE
Inventors: Wulf Braemer; Ulrich Koops; Winfried Kraemer
Original assignee: Heraeus Kulzer GmbH
Current assignee: Kulzer GmbH
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: EP1288340A3; EP1288340A2; DE10130333B4

Abstract

Ein Behälter zur Aufnahme eines Fluids, der einen um eine vertikale Achse drehbaren Rotor zur Erzeugung von Strömungswirbeln im Fluid aufweist, enthält von der vertikalen Achse aus gesehen, wenigstens zwei strahlenförmig im Abstand zur Achse angeordnete Strömungsteiler, wobei Ablenkflächen der Strömungsteiler wenigstens näherungsweise in radialer Richtung zur vertikalen Achse verlaufen. Die Ablenkflächen der Strömungsteiler erstrecken sich von der Innenseite bzw. Innenwand des Behälters bis zu einer Ausnehmung, in deren mittleren Bereich ein Rotor sich um die vertikale Achse dreht. Dabei ist zwischen den Unterkanten der Strömungsteiler und dem Boden des Behälters ein von der vertikalen Achse bis zur Innenwand des Behälters reichender Freiraum vorgesehen, so dass sich der Rotor - z. B. als Magnetrührer - frei bewegen kann. DOLLAR A In den Behälter wird als Rotor ein Magnetrührer eingesetzt, welcher aufgrund eines außerhalb des Behälters erzeugten Magnetfeldes in Drehung versetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Behälter zur Aufnahme eines Fluids, der einen um eine vertikale Achse drehbaren Rotor zur Erzeugung von Strömungswirbeln im Fluid aufweist.
Aus der DE 38 09 435 A1 ist ein Verfahren zum direkten Herstellen einer hauptsächlich aus einem Edelmetall bestehenden inneren Krone auf einem Arbeitsmodell eines Zahnes einer aus Schichten zusammengesetzten Krone zur Wiederherstellung von Kronen bekannt, wobei eine elektrisch leitende Beschichtung, die in einem Galvanisierbad unlösbar ist, auf einer inneren Kronenformungsfläche auf einem Arbeitsmodell eines Zahnes aufgebracht und verfestigt wird. Dabei ist das an sich nicht leitende Arbeitsmodell eines Zahnes mit der leitenden Beschichtung versehen und kathodisch geschaltet, während weiterhin eine Anode und eine Hilfselektrode aus dem gleichen Metall wie das aufzubringende in das Galvanisierungsbad eingetaucht sind, so dass das zu plattierende Metall als Material für die innere Krone aufgebracht wird. Während des Galvanisierungsvorganges dient ein Rührer zum mechanischen Umrühren des Galvanisierungsbades.
Als problematisch erweist sich bei solchen mechanischen Rührern, eine Art Trichterbildung des Pegels vom Galvanisierungsbad entlang der Drehachse des Rührers, so dass ggf. eine erhöhte Menge an Galvanisierungsbad zugeführt werden muss, um eine sichere Elektroplattierung für evtl. freiliegende Teile zu gewährleisten.
Weiterhin ist aus der EP 06 73 442 B1 ein Strömungsregulierungssystem, insbesondere für Gießvorrichtungen, bekannt, bei dem zur Unterdrückung von rotierenden Strömungen einer Flüssigkeit, die vertikal durch eine Düse ausgegeben wird, Strömungsteiler strahlenförmig um die Längsachse der Austrittsdüse angeordnet sind und eine Ablenkplatte so halten, dass die Ablenkplatte axial von der Austrittsöffnung beabstandet ist und dass die Strömungsteile radiale Strömungswege definieren, die zusammen genommen eine Querschnittsfläche aufweisen, die mindestens genauso groß ist, wie die Querschnittsfläche für die Strömung durch die Düse. Auf diese Weise soll das Fluid bzw. die strömende Flüssigkeit entlang der Strömungswege zunächst radial und horizontal zur Düse strömen, wo sich die verschiedenen Strömungswege dann treffen und die Flüssigkeit axial von den Strömungswegen ausgehend durch die Düse geführt wird. Das Strömungsreguliersystem weist somit eine Hohlform auf, zu deren zentraler und vertikaler Achse die Strömungsteiler strahlenförmig um die Längsachse der Austrittsöffnung angeordnet sind. Es handelt sich somit um die Beseitigung von Wirbeln durch eine zur zentralen Achse gerichtete radiale Strömung, welche nach Durchlaufen der Passage zwischen den Strömungsteilern in eine vertikale Richtung zur Ausgießöffnung weitergeleitet wird, um einen wirbelfreien Gießvorgang zu ermöglichen.
Weiterhin ist aus der Zeitschrift DENTAL-LABOR 4/1999, VERLAG NEUER MERKUR, München, ein Bericht mit dem Titel "Das Preciano-System - Eine konsequente Weiterentwicklung des Galvanoforming-Verfahrens" von Dr. W. Brämer, Dr. S. Tertsch, Dr. M. Schuster, A. Unkelbach, M. Raupach, R. Kimmel und S. Schmid, Hanau, bekannt, in dem ein galvanischer Abscheidevorgang von Gold auf ein mit Silberleitlack versehenes Dental-Objekt aus einem Elektrolyten (sulfitisches Goldbad) beschrieben ist, wobei der Elektrolyt von einem Magnetrührer durchmischt wird (Seite 637-640; dental-Labor, XLVII, Heft 4/99).
Aufgabe der Erfindung ist es, das Anströmverhalten des Elektrolyten an die Kathode auch bei hoher Rührgeschwindigkeit zu optimieren; so dass keinerlei Sogwirkung, bzw. Trichterbildung im Bereich der Rotationsachse auftreten kann.
Weiterhin soll trotz einer minimalen Badmenge eines ggf. Edelmetall enthaltenden Galvanisierungsbades eine rasche galvanische Beschichtung erzielt werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens zwei im Verhältnis zum Behälter ortsfeste und im Abstand zur Achse angeordnete Strömungsteiler vorgesehen sind.
Als vorteilhaft erweist es sich, dass das galvanische Bad durch Drehung des Rotors soweit durchmischt wird, dass Polarisationseffekte bei der Abscheidung auf dem kathodisch geschalteten Objekt (Dental-Objekt) verhindert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Strömungsteiler Ablenkflächen auf, die zumindest näherungsweise in radialer Richtung zur vertikalen Achse verlaufen. Dabei wird unter "radial" jede Erstreckung - von der vertikalen Achse aus gesehen - verstanden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in eine Ausnehmung zwischen den Strömungsteilern als Rotor ein Magnetrührer einsetzbar, welcher aufgrund eines außerhalb des Behälters erzeugten Magnetfeldes drehbar angeordnet ist. Die Strömungsteiler weisen dabei plattenförmig ausgebildete Ablenkflächen auf, die jeweils im Bereich ihrer äußeren Peripherie zur Innenseite bzw. Innenwand des Behälters benachbart angeordnet sind.
In einer für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsform ist der Behälter in Bezug auf die zentrale Achse als Hohlzylinder ausgebildet, welcher an seiner Innenseite zur vertikalen Achse gerichtete plattenförmig ausgebildete Strömungsteiler aufweist, deren Ablenkflächen wenigstens näherungsweise strahlenförmig zur zentralen Achse ausgerichtet sind. Die Ablenkflächen der Strömungsteiler erstrecken sich - in radialer Richtung gesehen - von der Innenseite bzw. Innenwand des Behälters bis zu einer Ausnehmung, in deren mittlerem Bereich ein Rotor sich um die vertikale Achse dreht. Dabei sind die Strömungsteiler in axialer Richtung gesehen im Abstand zum Behälterboden angeordnet; somit ist zwischen den Strömungsteilern - bzw. ihren Unterkanten - und dem Boden des Behälters ein von der vertikalen Achse bis zur Innenwand des Behälters reichender Freiraum vorgesehen, so dass sich der Rotor - z. B. als Magnetrührer - frei bewegen kann.
Vorzugsweise sechs Strömungsteiler im Inneren des Behälters eingesetzt, die jeweils im Abstand von 60° angeordnet sind.
Es ist jedoch auch möglich, im Inneren des Behälters eine andere Anzahl von Strömungsteilern - beispielsweise zwölf Strömungsteiler - einzusetzen.
Im folgenden ist der Gegenstand anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Behälter in der Draufsicht, wobei sechs Strömungteiler im Winkelabstand von jeweils 60° eingesetzt sind.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter mit zwei sich gegenüberliegenden Strömungsteilern, wobei der Behälter auf einer zwecks Vereinfachung gebrochen dargestellten Konsole positioniert ist.
Gemäß Fig. 1 weist der als Hohlform ausgebildete Behälter 2 auf seiner Innenseite 3 Strömungsteiler 1 auf, welche sich in radialer Richtung zur vertikalen Achse 4 des Behälters erstrecken. Sobald ein hier schematisch eingesetzter Rotor 5 - beispielsweise Magnetrührer - um Achse 4 in Drehung versetzt wird, werden Partikel des galvanischen Bades aufgrund der Zentrifugalkraft in Richtung der Strömungsteiler 1 abgedrängt, wobei ihre Winkelgeschwindigkeit um Achse 4 durch die Ablenkflächen der Strömungsteiler 1 abrupt gedrosselt wird, so dass entlang der Ablenkflächen Wirbel gebildet werden, die bei hoher Winkelgeschwindigkeit von beispielsweise 500-1500 U/min auch zu einer extrem hohen Turbulenz des Galvanisierungsbades führen.
Es ist somit vorteilhafterweise möglich, trotz einer Verwirbelung des galvanischen Bades mit Hilfe der Vielzahl von Strömungsteilern eine weitgehend ebene Oberfläche des Galvanisierungsbades zu erzielen, so dass keine Gefahr besteht, dass Teile des zu beschichtenden Gegenstandes bzw. kathodisch geschalteten Gegenstandes aus dem Galvanisierungsbad hervorragen.
Anhand des Längsschnittes in Fig. 2 sind die Strömungsteiler 1 als Strömungsmodifikatoren im Längsschnitt erkennbar, wobei vorzugsweise sechs Strömungsteiler im 60°-Abstand eingesetzt werden. In der Praxis befindet sich der Becher 2 auf einer hier schematisch angedeuteten Konsole 8, in der ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird, welches den als Rotor 5 dienenden Magnetrührer, der im Bodenbereich von Behälter 2 aufliegt, in Drehung versetzt.
Zwischen den Unterkanten der Strömungsteiler 1 und dem Boden des Behälters 2 ist ein freier, Raum 7 vorgesehen, der sich in radialer Richtung gesehen, von der vertikalen Achse 4 bis zur Innenseite 3 der Behälterwand erstreckt, so dass der Rotor 5 - z. B. als Magnetrührer - frei beweglich ist.
Es ist somit möglich, auch bei hoher Winkelgeschwindigkeit des Rotors (bzw. Magnetrührers) eine gleichmäßige galvanische Beschichtung aufgrund der Verwirbelung mit Hilfe der Strömungsteiler bzw. Strömungsmodifikatoren zu erzielen.

Claims

1. Vorrichtung mit einem Behälter zur Aufnahme eines Fluids, der einen um eine vertikale Achse drehbaren Rotor zur Erzeugung von Strömungswirbeln im Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei im Verhältnis zum Behälter ortsfeste und im Abstand zur Achse (4) angeordnete Strömungsteiler (1) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsteiler (1) Ablenkflächen aufweisen, die wenigstens näherungsweise in radialer Richtung zur vertikalen Achse (4) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Behälter (2) als Rotor (5) ein Rührer einsetzbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Behälter als Rotor (5) ein Magnetrührer einsetzbar ist, welcher aufgrund eines außerhalb des Behälters erzeugten Magnetfeldes drehbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsteiler (1) plattenförmig ausgebildete Ablenkflächen aufweisen, die jeweils im Bereich ihrer äußeren Peripherie zur Innenseite (3) des Behälters (2) benachbart angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) in Bezug auf die vertikale Achse (4) als Hohlzylinder ausgebildet ist, welcher an seiner Innenseite (3) zur vertikalen Achse (4) gerichtete plattenförmig ausgebildete Strömungsteiler (1) aufweist, deren Ablenkflächen wenigstens näherungsweise strahlenförmig zur Achse (4) ausgerichtet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Strömungsteiler (1) im Winkel von jeweils 60° konzentrisch zur vertikalen Achse (4) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsteiler (1), in Richtung der vertikalen Achse (4) gesehen, im Abstand zum Boden des Behälters (2) angeordnet sind.