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Elektronisch gesteuertes Nagnetruhrgerät Die Erfindung betrifft ein
Magnetruhrgerät zum Rühren von niedrig viskosen Medien, bei dem ein oder mehrere
die Rührarbeit leistende feststehende Elektromagnete in einem Gehäuse angeordnet
sind, auf das ein Gefäß mit dem zu rührenden Medium aufsetzbar ist, in welchem sich
ein oder mehrere von dem Magnet beeinflusste Rührglieder frei beweglich befinden.
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Da die Rührglieder in dem Gefäß durch den umlaufenden Magnet unter
Durchgriff der magnetischen Kraftlinien durch das Gefäß mitgenommen werden, kann
das Gefäß aus einem Werkstoff beliebiger Art mit Ausnahme eines magnetischen Werkstoffes
bestehen. Solche Geräte kommen vorzugsweise in chemischen Laboratorien zur Anwendung,
so daß als zu rührende Medien vorzugsweise Chemikalien anzusehen sind, so daß die
Rührglieder zweckmässig mit einem säurefesten Überzug versehen sind.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Magnetrührer zu schaffen,
dessen das Rührglied beeinflussende Feldstärke und Drehzahl stufenlos einstellbar
sind, der keinerlei mechanisch oder elektrisch bewegte Teile aufweist, und dadurch
völlig
wartungsSei ist und obendrein von Hause aus die -Eigenschaften eines explosionsgeschützten
Gerätes hat.
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Es sind bereits Geräte bekannt geworden, bei denen während des Betriebes
innerhalb des Gehäuses in irgendeiner Form ein Dauermagnet in Rotation versetzt
wird. Dieser Dauermagnet überträgt durch die magnetische Kraftfeldübertragung seine
Rotationsbewegung auf ein in dem Rührgefäß befindliches zweites Dauermagnetteil,
das Rührglied. Hierbei ist es unerheblich, ob der Dauermagnet im Gehäuse des Rührgerätes
direkt auf der Welle des Elektromotors sitzt oder auf einer über eine Übersetzung
angetriebenen Welle.
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Der Nachteil dieser Geräte besteht darin, daß sie hinsichtlich ihres
Konstruktionsprinzipes sehr aufwendig sind. Sie verwenden physikalisch gesehen zwei
Statoren und zwei Rotoren: Der erste Stator und der dazugehörige Rotor bilden den
Antriebsmotor, der zweite Stator ist der sich drehende Dauermagnet, der zweite Rotor
ist das in dem Gefäß befindliche, aus einem Dauermagneten bestehende Rührglied.
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Es sind darüber hinaus Rührgeräte mit mehreren feststehenden magneten
bekannt geworden, die innerhalb des Gehäuses als ein elektrischer Drehfelderzeuger
ausgebildet sind. Diese Geräte arbeiten jedoch nur mit der Netzfrequenz von 50 Hz
bzw. 60 Hz, sie besitzen also keine Drehzahlregelung und lassen keine Feldatärkenänderung
in weiten Grenzen zu.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in seinem Prinzip sehr
einfaches Gerät ohne mechanisch bewegte Teile zu schaffen, das eine entscheidende
Weiterentwicklung der bestehenden und bekannten Geräte darstellt, d. h. das Gerät
soll geräuschlos arbeiten, stufenlos regelbar nach Drehzahl und Magnetfeldstärke
sein, keinen Verschleiß haben und explosionssicher sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem Gerät der eingangs erralmten
Art dadurch gelöst, daß die feststehenden Elektromagnete derart in dem Gehäuse angeordnet
sind, daß in dem Gefäß durch entsprechende aufeinanderfolgende Speisung der einzelnen
feststehenden Magnetpole mittels eines elektronischen Steuerelementes ein umlaufendes
Magnetfeld erzeugt wird, wobei durch das elektronische Steuerelement die die Ruhrfrequenz
bestimmende Umlaufgeschwindigkeit des Magnet feldes und dessen Feldstärke stufenlos
in weiten Grenzen veränderbar sind.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß mehrere feststehende Elektromagneten
vorgesehen sind, die durch ein elektronisches Steuerelement aufeinanderfolgend so
angesteuert, d.h. mit Strom versorgt werden, daß sich als Resultierende ein umlaufendes,
sich drehendes oder umspringendes magnetisches Feld ergibt. Dieses sich drehende
elektromagnetische Feld überträgt diese Drehbewegung seinerseits auf das in dem
Rührgefäß befindliche Rührglied und leitet damit den Rührvorgang ein und unterhält
ihn. Gegenüber den bekannten Geräten kommt das erfindungsgemässe Gerät mit seinem
Stator und einem Rotor aus: Es besteht aus
fest montierten Elektromagneten innerhalb aes Gehäuses als Stator und einem in dem
Rührgefä# rrei beweglichen Weicheisen- oder Dauermagnetteil als Rotor.
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Die stufenlose Regelbarkeit der Drehzahl wird bei der hier beschriebenen
Erfindung von einem transistorisierten Steuergerät übernommen, das obendrein die
töglichkeit gestattet, die Feldstärke des antreibenden Magnetes in weiten Grenzen
zu variieren. Ausserdem besteht durch die Art der Erfindung die Möglichkeit, das
hier beschriebene Gerät in Räumen einzusetzen, bei denen nur explosionsgeschützte
Geräte zugelassen sind, da vom Antrieb her keinerlei eiplosionsgefährdende lflomente
vorliegen.
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Die Stärke des durch die Elektromagneten erzeugten rotierenden magnetischen
Kraftfeldes lässt es zu, daß erfindungsgemäss als Rührglieder in dem Gefäß mit dem
zu rührenden Medium magnetisierbare Weicheisenteile Verwendung finden können, die
mit den Rührvorgang begünstigenden Flügeln oder dergleichen versehen sind. Außerdem
besteht erfindungsgemäss die Möglichkeit, das beschriebene Gerät zusätzlich mit
einer Heizung zu versehen und dadurch während des Rührvorganges dem Medium Wärme
zuzuführen, ohne daß, wie bei den bisher mit Dauermagneten arbeitenden Rührgeräten,
befürchtet werden muß, daß die Magnetisierung der Dauermagnete durch die Erwärmung
nachteilig beeinflusst wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß bei sehr geringem Baukostenaufwand ein Gerät hergestellt werden kann, das keine
mechanisch oder elektrisch bewegten Teile verwendet und dadurch unbegrenzte Lebensdauer
besitzt, geräuschlos arbeitet und explosionssicher ist, da keine Funkenbildung,
beispielsweise durch einen Elektromotor, zu befürchten ist. Außerdem kann durch
Regulierung der Umlaufgeschwindigkeit des Magnetfeldes und damit der Drehzahl und
der Magnetfeldstärke dem Jeweiligen Verwendungszweck Rechnung getragen werden. Ausserdem
besteht die Möglichkeit, die Bauhöhe des erfindungsgemäßen Gerätes wesentlich kleiner
zu halten, da mechanische Antriebsvorrichtungen nicht untergebracht werden müssen.
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In zweckmässiger Weiterbildung der Erfindung kann anstelle des Gefäßes
auf das Gehäuse in einem Abstand eine federnd gelagerte Weicheisen- oder Dauermagnetplatte,
ihrerseits zur Aufnahme eines Gefäßes bestimmt, aufgesetzt sein, die unter dem Einfluß
des sich drehenden Magnetfeldes eine dreidimensionale Schüttelbewegung mit dem Gefäß
ausftthrt. Dabei besteht die Möglichkeit, durch Umschalten das sich drehende Magnetfeld
in
ein auf- und abgehendes Magnetfeld zu wandeln und dadurch den Schütteleffekt zu
verstärken. Damit ist dem Gerät eine weitere Anwendmgsmöglichkeit erschlossen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
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In den beigefügten Zeichnungen ist dargestellt in: Fig. 1 schematisch
im Schnitt der Aufbau von bisher bekannten Magnetrührgeräten Fig. 2 schematisch
im Schnitt das Prinzip der Erfindung Fig. 3 im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung und in Fig. 4 abgebrochen gezeichnet ein erfindungsgemässes Rührwerk mit
einem Aufsatz zum Schütteln des Gefäßes.
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Bei bekannten Rtlhrgeräten befindet sich gemäß der schematischen Darstellung
in Fig. 1 innerhalb eines Gehäuses 6 ein schematisch durch den Stator 1 und den
Rotor 2 gebildeter Elektromotor. Dieser treibt beispielsweise über eine Riemenscheibe
7 und einen Keilriemen 8 eine auf einer irgendwie im Gehäuse 6 gelagerten Welle
9 befestigte Riemensoheibe 10 an. An dem der Riemenscheibe 10 abgewandten Ende der
Welle 9 ist ein Dauermagnet 3 befestigt, der bei Drehung der Welle 9 durch den Elektromotor
mit bestimmter Drehzahl umläuft. Die Drehzahlregelung des Elektromotors und damit
des Dauermagneten 3 erfolgt über ein Potentiometer 5. Auf die Oberseite des Gehäuses
6 ist ein Gefäß t1 gestellt, welches das zu rührende Medium 12 enthält. Am moden
des Gefäßes 11 befindet sich ein als Rührglied dienender Dauermagnet 4, der bei
Drehung
des Dauermagneten 3 mitgenommen wird und das Medium 12 rührt.
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Bei der Ausführung des Rührgerätes gemäss der Erfindung, wie sie in
Fig. 2 schematisch dargestellt ist, ist in dem Gehäuse 13 ein aus dem Kern 14 und
einer Spule 15 bestehender Elektromagnet angeordnet. In dieser schematischen Darstellung
wurde nur 1 Magnetpoipaar dargestellt aus Gründen der Transparenz, für die Funktion
des Gerätes sind Jedoch mindestens zwei solcher Polpaare erforderlich. Die Spule
15 erhält Strom über die Leitungen 16, 17 von einem elektronischen Steuergerät 18,
durch das in dem Elektromagneten ein Magnetfeld erzeugt wird, das in seiner Stärke
und Ansteuerfrequenz durch das Steuergerät 18 stufenlos regelbar ist. Eine Drehbewegung
des Magnetfeldes entsteht dadurch, daß die Polpaare nacheinander so angesteuert
werden, daß z. B. der Südpol stets in gleichem Drehsinn weitergeschaltet wird. Das
gleiche gilt für den gegenüberliegenden Nordpol. Auf dem Gehäuse 13 steht, wie bei
den bekannten Rührwerken, das Rührgefäß 11 mit dem zu rührenden Medium 12* Am Boden
des Gefässes 11 befindet sich das aus einem Dauermagneten oder einem Weicheisenstück
bestehende Rührglied 19. Dies wird von dem umlaufenden Magnetfeld der aus Kern 14
und Spule 15 gebildeten Elektromagneten mitgenommen und rührt das Medium 12.
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Bei der in Fig. 3 im Schnitt dargestellten Ausführungsfrm der Erfindung
ist das Rührwerksgehäuse mit 21, die Spulen der eingebauten Elektromagnete mit 22
und die Kerne der Elektromagnete mit 29 bezeichnet. Die Spulen 22 der Elektromagnete
erhalten über beispielsweise für die rechte Spule in Abb. 9 dargestellte Zuleitungen
24, 25 Strom vom elektronischen Steuergerät 26. Die Einstellung des Steuergerätes
26 zur Regelung der Stärke des Magnetfeld es und dessen Umlaufgeschwindigkeit erfolgt
über Bedienungselemente, von denen beispielsweise ein Knopf 27 in
Fig.
3 sichtbar ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die obere Deckwand des Gehäuses
21 für den Durchgriff der Kerne 23 der Elektromagneten durchbrochen. Die Abdeckplatte
28 aus einem Nichteisenmetall zur Aufnahme des Gefäßes 29 mit dem Medium 30 ruht
auf Säulen 31 am oberen Randbereich des Gehäuses 21.
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Am Boden des Gefäßes 29 befindet sich das Rührglied 32, das in der
gezeigten Ausführungsform mit Flügeln 33 zur Intensivierung der Rührbewegung versehen
ist. Innerhalb der das Gefäß 29 tragenden Abdeckplatte 28 sind Heizstäbe 34 vorgesehen,
die ein Erwärmen des Mediums 30 während des Rührens ermöglichen, In Fig. 4 sind
die mit den Teilen in Fig. 3 übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Anstelle der beheizbaren Abdeckplatte 28 ist hier lediglich eine einfache
Abdeckplatte 35 vorgesehen. Anstelle des Gefäßes 29 in Fig. 3 ist hier auf die Abdeckplatte
35 ein diese umgreifender und durch eine Einkerbung 36 gehaltener Aufsetzring 37
vorgesehen. Innerhalb des Aufsetzringes 37 ist über Federn 38 ein Rahmen 39 zur
Aufnahme eines Gefäßes 40 federnd aufgehängt. Das Gefäß 40 kann beispielsweise durch
elastische Bänder 41 gegen Verrückung gesichert auf dem Rahmen 39 befestigt sein.
An der Unterseite des Rahmens 39 befindet sich ein Weicheisenteil oder Dauermagnet
42, der sich in einem Abstand über der Abdeckplatte 35 und damit den Kernen 23 der
Elektromagnete befindet. Durch das umlaufende Magnetfeld wird der Weicheisenteil
oder Dauermagnet 42 und damit das Gefäß 40 in dreidimensionale Rdttelbewegungen
versetzt.
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