DE20307913U1

DE20307913U1 - Vorrichtung zur Konzentration von Stoffgemischen

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Publication number: DE20307913U1
Application number: DE20307913U
Authority: DE
Original assignee: MARTIN CHRIST GEFRIERTROCKNUNGSANLAGEN GmbH
Current assignee: MARTIN CHRIST GEFRIERTROCKNUNGSANLAGEN GmbH
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2003-09-04
Anticipated expiration: 2013-05-20

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zur Konzentration von Stoffgemischen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in der Form der sogenannten Rotations-Vakuum-Konzentratoren bekannt und regelmäßig dazu bestimmt, aus einem Stoffgemisch mindestens eine oder mehrere Komponenten durch schonendes Verdampfen unter Vakuum, somit unter Absenkung der Siedetemperatur zu entfernen, wobei das Stoffgemisch in Rotation versetzt wird und das auf diesem Wege erzeugte Schwerefeld einen Siedeverzug vermeidet. Anwendung findet diese Art der Konzentration bei der Gewinnung hitzeempfindlicher Produkte, bei der Isolierung von Komponenten eines Extrakts, beim Screening neuer Verbindungen und darüber hinaus bei allgemeinen Verdampfungsanwendungen im Laborbereich. Häufig handelt es sich bei der durch Verdampfen zu entfernenden Komponente um ein Lösungsmittel.

Es ist ferner bekannt, das aufzukonzentrierende Stoffgemisch in ein oberseitig offenes Gefäß einzubringen, welches in Halterungen eines Rotors eingesetzt wird, der seinerseits innerhalb eines, einen Vakuumraum umgrenzenden Gehäuses drehbar angeordnet ist. Über die oberseitige Öffnung der Gefäße wird die abzutrennende Komponente in der Dampfphase abgeführt. Zum Antrieb des Rotors werden außerhalb des Gehäuses angeordnete, vorzugsweise elektrische Antriebe verwendet, die mit dem Rotor über eine vakuumdichte Wandungsdurchführung in Verbindung stehen oder die zur Vermeidung solcher, Dichtungsprobleme aufwerfender Durchführungen lediglich magnetisch bzw. induktiv mit dem Rotor gekoppelt sind. Schließlich kommen zur Vermeidung solcher Durchführungen auch geregelte kreisförmig angeordnete Magnetspulen zum Einsatz.

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Problematisch, insbesondere für den innerhalb dieser Vorrichtungen ablaufenden Konzentrationsprozess sind die Lagerungen des Rotors, nachdem infolge des anstehenden Vakuums ein teilweises Ausdampfen von Schmiermitteln unvermeidbar ist, welches nicht nur zu Kontaminationen des Gehäuses, insbesondere des Vakuumraumes, sondern auch des zu behandelnden Stoffgemisches führt. In Anhängigkeit von der Zusammensetzung dieses Stoffgemisches, insbesondere den Eigenschaften der auszudampfenden Komponente kann es auch zu Schadwirkungen im Bereich der Lagerungen kommen, nämlich dann, wenn es sich bei der genannten Komponente beispielsweise um ein chemisch aggressives Lösungsmittel handelt. Dieses kann unter Umständen in Wechselwirkung mit den Lagern und/oder mit dem in den Lagern eingesetzten Schmiermittel treten und dessen Funktion erheblich beeinträchtigen.

Ebenfalls problematisch ist hierbei der Einsatz von Drehdurchführungen, da die Dichtungsmaterialien bzw. -medien ebenfalls ausdampfen können bzw. von den abzudampfenden Komponenten angegriffen werden können. Ebenso können der Vakuumraum und das Stoffgemisch durch Dichtungsmaterial- bzw. Dichtungsmedienbestandteile kontaminiert werden.

Es ist bekannt, dass der Verdampfungsvorgang aus den im peripheren Bereich des Rotors enthaltenen Gefäße häufig nicht gleichförmig verläuft. Dies bedeutet, dass selbst dann, wenn der Rotor zu Beginn des Konzentrationsprozesses unwuchtfrei anläuft, sich in der Folge statische und/oder dynamische Unwuchten einstellen können. Es ist ebenso möglich, dass sich trotz unwuchtfreiem Rotor zu Prozessbeginn und trotz gleichmäßigem Abdampfungsvorgang aus den im peripheren Bereich des Rotors enthaltenen Gefäßen mit fortschreitender Abdampfung eine statische und/oder dynamische Unwucht infolge gewichtsungleicher Gefäße oder infolge von Gefäßen mit ungleicher Massenverteilung einstellt. Hierdurch sind die Lagerungen des Rotors innerhalb des Gehäuses einer außerordentlich hohen, deren Standzeit mindernden mechanischen Beanspruchung ausgesetzt.

Eine weitere Auswirkung kann der (vorzeitige) Prozessabbruch infolge unzulässig großer Unwucht sein.

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Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung unter Vermeidung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile mit Hinblick auf eine beanspruchungsgerechte Gestaltung sowie stabile Betriebsverhältnisse hin zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, dass der Rotor über wenigstens ein Magnetlager innerhalb des Gehäuses auf einer fest angeordneten Achse gelagert ist. Die Lagerung erfolgt somit berührungs-, reibungs- und schmiermittelfrei lediglich mittels eines entsprechend angelegten Magnetfeldes, so dass sich die eingangs dargelegten Wechselwirkungen zwischen einer aus dem Stoffgemisch ausdampfenden Komponente, dem Vakuum, den Gleit- oder Wälzlagern und einem Schmiermittel nicht ergeben können.

Die Statorsysteme des Magnetlagers stehen entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 mit der Achse in Verbindung. Die Achse kann als Hohlachse ausgebildet sein, so dass sich die Statorsysteme auf der Innenseite dieser Hohlachse befinden und in diesem Fall die radial innenliegenden Rotorsysteme umgeben. Die Statorsysteme können jedoch auch auf der Außenseite der Achse angeordnet sein und in diesem Fall von von radial außenliegenden Rotorsystemen umgeben werden. Die Achse ist in jedem Fall feststehend innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, so dass sich keine Notwendigkeit von Drehdurchführungen durch die Gehäusewandung ergibt.

In gleicher Weise sind auch die Rotor- und Statorsysteme des elektrischen Antriebs des Rotors in die Außenseite oder auch die Innenseite der Achse sowie die Innenseite der Nabe bzw. die Außenseite von Teilen der Nabe integriert, so dass sich ein außerordentlich einfacher konstruktiver Aufbau der Vorrichtung ergibt. Elektrische Versorgungs- und Steuerungsleitungen sind zweckmäßigerweise in der Achse aufgenommen und bilden keine Behinderung für den Innenraum des Gehäuses. Das elektrische Konzept des Antriebs kann beispielsweise nach Art eines Asynchronoder eines Synchronmotors angelegt sein, wobei vorzugsweise eine Drehzahlregelung vorgesehen sein kann. Die Magnetlagerungen ermöglichen hohe Dreh-

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zahlen und sind aufgrund eines berührungs- und damit reibungsfreien Betriebs als nahezu frei von Verlusten anzusehen, so dass sich Maßnahmen einer eventuellen Lagerkühlung erübrigen. Infolge des berühungsfreien Betriebes der Magnetlagerung ergibt sich auch kein Abrieb, der eventuell zu Kontaminationen des Vakuumraumes bzw. des zu behandelnden Stoffgemisches führen könnte.

Die den Rotor lagernde Achse ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 senkrecht in dem Gehäuse fest angeordnet, wobei das Gehäuse durch einen Deckel druck- bzw. vakuumdicht verschließbar ist.

Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 sind zwei axial voneinander beabstandete Magnetlager vorgesehen, nämlich zwei radial wirksame Lager und ein axial wirksames Lager. Die Lager stehen in gleicher Weise wie auch der genannte Antrieb mit einer übergeordneten elektrischen Steuerung in Wirkverbindung. Diese Steuerung kann auch Mittel zur visuellen Darstellung des Betriebszustands der Vorrichtung, insbesondere des Antriebs und der Magnetlager, jedoch auch des ablaufenden Prozesses beinhalten wie z. B. Vakuum, Temperatur, Rotordrehzahl, Unwuchtzustand des Rotors usw..

Der Rotor kann entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 als Festwinkelrotor ausgebildet sein, bei welchem die das Stoffgemisch aufnehmenden Gefäße nach Maßgabe eines festen Winkels zu der Achse des Rotors angeordnet sind - in Betracht kommt jedoch auch eine frei oder nach Maßgabe eines Anschlags hinsichtlich eines Ausschwenkwinkels begrenzt ausschwenkbare Halterung der Gefäße. Schließlich kommen auch solche Rotoren in Betracht, die unmittelbar zur Aufnahme des zu behandelnden Stoffgemisches eingerichtet sind, dass heißt, welche gleichzeitig die Funktion der genannten Gefäße erfüllen.

Die Merkmale der Ansprüche 9 bis 11 sind auf besondere, sich aus der magnetischen Lagerung des Rotors ergebende vorteilhafte Merkmale gerichtet, welche den Betriebsablauf, insbesondere den Konzentrationsprozess, jedoch auch die Drehbewegung des Rotors betreffen.

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Über die, den Rotor innerhalb des Gehäuses lagernde feststehende, vertikal angeordnete Achse besteht die Möglichkeit, anhand einer Auswertung der über das axiale Magnetlager und/oder über das/die radialen Magnetlager aufzubringenden Lagerkraft die Masse des Rotors einschließlich derjenigen des in den peripheren Gefäßen aufgenommen Stoffgemisches zu ermitteln. Diese Masse verändert sich während des Ablaufs des Konzentrationsprozesses in Abhängigkeit von der Masse der infolge des Vakuums innerhalb des Gehäuses ausdampfenden Komponenten, die unter Mitwirkung einer Vakuumquelle entfernt werden. Bekanntlich ändert sich bei derartigen Vorgängen die Abdampfrate während des Ablaufs des Konzentrationsprozesses dahingehend, dass diese ausgehend von einem anfänglichen Maximalwert stark abnimmt, da die Konzentration der in dem Stoffgemisch verbliebenen restlichen Komponenten in Bezug auf die verdampfte Komponente stark ansteigt. Der zeitliche Verlauf der axial und/oder radial aufnehmenden Lagerkraft ermöglicht somit die kontinuierliche Beobachtung oder auch Protokollierung der Abdampfrate in Zeitablauf und damit die Feststellung, wieweit der Konzentrationsprozess fortgeschritten ist bzw. dass das Ende des Konzentrationsprozesses erreicht ist. Dieser Ablauf kann in digitaler, analoger oder auch graphischer Weise visuell wiedergegeben werden oder auch und als Messgröße in automatisiert ablaufenden Anlagen weiter ausgewertet werden.

Die magnetischen Lager, deren elektrisches Konzept in gleicher Weise wie dasjenige des Antriebs beispielsweise nach Art einer Synchronmaschine angelegt sein kann, ermöglichen die Berechnung der Rotorlage anhand der in den zeitweise nicht bestromten Phasen induzierten Gegenspannung. Ist das elektrische Konzept der Magnetlager nach Art einer Asynchronmaschine angelegt, besteht ebenfalls die Möglichkeit, die Rotorlage anhand der Statorströme in Verbindung mit der Motordrehzahl zu errechnen. Diese elektrischen Konzepte sind jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen. In Betracht kommen gleichermaßen auch solche nach der Art von elektronisch kommutierten bzw. bürstenlosen Gleichstrommotoren sowie die Verwendung besonderer Gebersysteme zur Lageerfassung des Rotors. Der ausgewuchtete Zustand des Gesamtsystems, bestehend aus Rotor nebst Gefäßen und den in diesen eingesetzten Stoffgemischen ist bekanntlich dadurch gekennzeichnet, dass dessen Drehachse durch den Schwerpunkt verläuft und dass

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der Drehachse eine Hauptträgheitsachse entspricht. Auch ist dieser Zustand durch einen in Umfangsrichtung der einzelnen Magnetlager gleichförmigen Luftspalt zwischen Rotor- und Statorsytemen gekennzeichnet. Die während des Konzentrationsprozesses bei einzelnen Gefäßen ungleichförmigen Abdampfraten führen jedoch dazu, dass unvermeidbare Unwuchten auftreten, welche zur Verlagerung der Hauptträgheitsachse gegenüber der Drehachse führen (statische und/oder dynamische Unwucht) und den entsprechenden Ungleichförmigkeiten des Luftspaltes zwischen Rotor- und Statorsystemen der Magnetlager. Dies bedeutet, dass anhand einer Auswertung von Betriebsparametern der Magnetlager neben der Rotorlage auch Größe und Lage einer Unwucht feststellbar sind. Erfindungsgemäß wird dieser Umstand dazu benutzt, durch eine, an die Lage der Unwucht angepasste örtliche Feldsteuerung bzw. eine Steuerung sonstiger, die örtliche Lagerkraft bestimmenden Betriebsparameter der magnetischen Lager den Unwuchtzustand zu kompensieren. Eine Überwachung des Unwuchtzustands nebst einer Kompensation durch entsprechende Ansteuerung der Magnetleger kann kontinuierlich während des gesamten Konzentrationsprozesses durchgeführt werden, so dass sich ein stabiler, unwuchtfreier Zustand des Rotors über den gesamten Prozess aufrechterhalten lässt, und zwar unabhängig von eventuell ungleichförmigen Abdampfraten der einzelnen Gefäße. Dies wiederum bringt den Vorteil geringer Vibrationen der Vorrichtung sowie einer im Vergleich mit herkömmlichen Vorrichtungen geringeren Geräuschentwicklung mit sich.

Eine dynamische kontinuierliche Auswuchtung des Rotors ermöglicht ferner die Verwendung von Gefäßen mit Gewichtsunterschieden, da ein auf diese ansonsten zurückführbarer Unwuchtzustand quasi automatisch kompensierbar ist. Desgleichen ist es möglich, Rotoren und Gefäße, deren Massen ungleich sind oder die eine unterschiedliche Massenverteilung besitzen, vor Prozessbeginn, das heißt leer, dynamisch auszuwuchten.

Die zur Aufnahme des Stoffgemisches bestimmten Gefäße können aus Kunststoff oder Metall bestehen. Häufig bestehen sie jedoch aus Glas. Sie unterliegen während des Betriebes der Vorrichtung einer hohen mechanischen Beanspruchung. Ein Glasbruch ist somit nicht sicher auszuschließen und führt zu einer unkontrollierten

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Verteilung des Stoffgemisches innerhalb des Gehäuses. Anhand einer Auswertung der Lagerkräfte der Magnetlager ist jedoch ein solcher Glasbruch, bei welchem es sich um eine Zerstörung eines oder auch mehrerer Gefäße handeln kann, sehr schnell anhand einer verhältnismäßig raschen und spontan auftretenden Zunahme der Unwucht erkennbar, so dass frühzeitig entsprechende Maßnahmen bzw. Entscheidungen getroffen werden können. Eine im Zeitablauf erfolgende Auswertung der über die Magnetlager aufzunehmenden Kräfte ermöglicht somit auch die Gewinnung von Informationen betreffend die Beschädigung einzelner Gefäße.

Desweiteren können Größe und Lage vorhandener Unwuchten detektiert und gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.

Die Beeinflussung der über die Magnetlager aufzunehmenden Kräfte mit dem Ziel, Verlagerungen der Drehachse des Rotors gegenüber der Achse zu bewirken, kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 12 auch dazu benutzt werden, eine kontrollierte radiale oder auch axiale Schwingbewegung auf den Rotor zu übertragen. Auf diese Weise kann der Ausdampfprozess des in den Gefäßen aufgenommenen Stoffgemisches dadurch wirksam unterstützt werden, dass die sich hierbei einstellende gekräuselte und somit vergrößerte freie Oberfläche des zu behandelnden Stoffgemisches den Stoffübergang ausgehend von dem Gemisch in den Innenraum des Gehäuses hinein verbessert.

Die innerhalb des Gehäuses fest angeordnete Achse ist entsprechend den Merkmalen des Anspruch 13 zur Aufnahme elektrischer Versorgungs- und Steuerleitungen sowohl der Lager als auch des Antriebes eingerichtet. Es ist dies unproblematisch, da mit dieser Maßnahme vakuumdichte Durchführungen der Gehäusewandung nicht verbunden sind.

Zur weiteren Unterstützung des Ausdampfprozesses kann das Gehäuse, dessen Wandungen zumeist aus metallischen Werkstoffen bestehen, entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 14 mit Beheizungselementen ausgerüstet sein.

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Von Vorteil können entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 15 auch Kühlelemente sein, mit denen das Gehäuse ausgerüstet ist..

Die Stützlager entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 16 und 17 sind vorzugsweise als nahezu wartungsfreie Kunststoff- oder Keramiklager ausgebildet und treten nur im Ruhezustand des Rotors oder in Notfällen während des Auslaufens in Funktion.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 18 sind die Statorsysteme sowohl der Lager als auch des Antriebs und vorzugsweise die Rotorsysteme der Lager und des Antriebs völlig gekapselt, vorzugsweise vakuumdicht vergossen ausgebildet. Daraus ergibt sich neben einer hohen Zuverlässigkeit sowie Lebensdauer auch die Möglichkeit, dass der Innenraum des Gehäuses ohne Demontage der Rotorlagerung gereinigt, insbesondere gespült werden kann.
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Insgesamt steht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Arbeitsmittel zur Verfügung, welches sich neben einer effektiven Prozesskontrolle durch weitestgehende Wartungsfreiheit sowie einen stabilen, auftretende Unwuchtzustände kompensierenden Betriebsablauf auszeichnet.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen
schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es
zeigen:

Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem
Vertikalschnitt;

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem
Vertikalschnitt.
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Mit 1 ist in Fig. 1 ein bezüglich einer Mittelachse 2 rotationssymmetrisches Gehäuse bezeichnet, das oberseitig durch einen Deckel 3 verschlossen ist. Die obere Berandung des Gehäuses 1 ist durch einen umlaufenden Flansch 4 gekennzeichnet,

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auf welchem, unter Zwischenanordnung eines Dichtringes 5 der Deckel in zeichnerisch nicht näher dargelegter Weise festgelegt ist. Von der Bodenseite des Gehäuses 1 her ragt in dieses eine im Folgenden noch näher zu beschreibende feststehende Achse 6 hinein, und zwar im wesentlichen bis in dessen oberen Bereich 7. Die sich koaxial zu der Mittelachse 2 erstreckende Achse 6 ist in zeichnerisch nicht dargestellter Weise auf dem Boden 8 des Gehäuses 1 befestigt. Diese Ausgestaltung des Gehäuses sowie Anordnung des Deckels und der Achse sind lediglich beispielhaft zu verstehen. So kann das Gehäuse auch quaderförmig ausgebildet sein. Auch kann der Deckel seitlich anstelle von oberseitig bezüglich des Gehäuses angeordnet sein. Schließlich kann die genannte Achse auch von oben her in das Gehäuse hineinragen und oberseitig bzw. deckelseitig befestigt sein.

Mit 9 ist ein beispielsweise am oberen Bereich 7 des Gehäuses 1 angeordneter, sich horizontal erstreckender Rohrstutzen bezeichnet, der mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Vakuumquelle in Verbindung steht, über welche in dem Innenraum des Gehäuses 1 ein definierter Unterdruck einstellbar ist.

Mit 10 ist eine Nabe bezeichnet, die einer im folgenden noch näher zu beschreibenden Weise auf der Achse 6 gelagert ist und die außenseitig einen Rotor 11 trägt. Dieser ist mit mehreren, in gleichförmiger Umfangsverteilung vorgesehenen Halterungen 12 für jeweils ein oberseitig offenes Gefäß 13 ausgerüstet, das zur Aufnahme eines zu konzentrierenden Stoffgemisches 14 bestimmt ist.

Die Halterungen 12 sind durch zueinander fluchtende Bohrungen 15,16 zweier, axial voneinander beabstandeter, zueinander sowie zu der Achse 6 koaxialer Ringscheiben 17, 18 gebildet, wobei sich die Achsen dieser Bohrungen 15, 16 jeweils unter einem gleichen Winkel zu der Achse 6 erstrecken. Die Achsen der genannten Bohrungen 15, 16 befinden sich somit sämtlich auf der Mantelfläche einer, eine kreisförmige Grundfläche aufweisenden Pyramide, deren Spitze auf der Mittelachse 2 liegt. Es sind diese Bohrungen zur Aufnahme jeweils eines Gefäßes 13 bestimmt, welches über die Bohrung 15 der oberen Ringscheibe 17 eingesetzt wird und bodenseitig auf einer dritten, axial von der unteren Ringscheibe 18 beabstandeten Ringscheibe 19 aufsteht.

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Der Rotor 11 mit den an diesem befestigten Ringscheiben 17 bis 19 kann auswechselbar auf der Nabe 10 angeordnet sein. Es können ferner die Ringscheiben 17 bis 19 ihrerseits lösbar mit dem Rotor 11 in Verbindung stehen.

Mit 20 ist der elektrische Antrieb des Rotors 11 bezeichnet, der nach Art eines Asynchron- oder auch eines Synchronmotors ausgebildet sein kann und aus einem feststehenden, in die Struktur der Achse 6 integrierten Statorsystem 21 und einem, von diesem unter Belassung eines Luftspaltes umgebenen Rotorsystem 22 anderseits besteht, welches entsprechend dem elektrischen Funktionsprinzip des Antriebs 20 beispielsweise als Rotorwicklungssystem, als Permanentmagnetsystem oder auch als Kurzschlussläufer ausgebildet ist.

Zur Lagerung der Nabe 10 auf der Achse 6 dienen zwei axial voneinander beabstandete magnetische Radiallager 23, 24. Es ist ferner ein magnetisches Axiallager 25 am unteren Ende der Nabe 10 vorgesehen. Diese Magnetlager sind als solche bekannt und bestehen aus magnetisch über einen Luftspalt miteinander verketteten Wicklungssystemen - in Betracht kommen auch miteinander verkettete Systeme aus Permanentmagneten und Magnetspulen - wobei sich im Fall der genannten Radiallager 23, 24 jeweils ein radialer Luftspalt und im Fall des Axiallagers 25 jeweils ein bzw. zwei axial orientierte Luftspalte ergeben.

Die mit dem Rotor- und Statorsystem elektrischer Maschinen vergleichbaren Wicklungssysteme derartiger Magnetlager können ebenfalls nach Art von Synchron- und auch Asynchronmotoren angelegt sein.

Die Lagerung der Nabe 10 während des regulären Betriebes erfolgt ausschließlich über die genannten Magnetlager 23, 24 und 25. Lediglich für Notfälle sowie für den Stillstand sind ein radiales Stützlager 26 am oberen Ende der Nabe 10 und ein kombiniertes radial und axial wirksames Stützlager 27 am unteren Ende der Nabe vorgesehen. Diese Stützlager 26, 27 können als Wälzlager oder auch als Gleitlager vorzugsweise mit Keramik- oder Kunststoffgleitkörpern ausgebildet sein. Sie sollten schmierstoffarm bzw schmierstofffrei betrieben werden.

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Die vorstehend beschriebene Verteilung der Magnetlager 23 bis 25 kann dahingehend variiert werden, dass sich ein axiales Magnetlager 25 am oberen Ende der Achse 6 befindet. Gleiches gilt für die Verteilung radialer und axialer Stützlager entlang der Achse 6.
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Wesentlich ist, dass die Nabe 10 eine hutartig geschlossene, von der Oberseite her auf die Achse 6 aufgesetzte und nur unterseitig offene Struktur ist und dass infolge des Antriebs des Rotors keine Drehdurchführungen durch Wandungen des Gehäuses 1 erforderlich sind. Elektrische Zuführungen sind auf Funktionselemente beschränkt, die mit der Achse 6 in fester Verbindung stehen und können somit in die Struktur der Achse 6 hinein verlagert werden.

Mit 28 ist eine übergeordnete Steuerung angedeutet, die mit den genannten Magnetlagern 23, 24, 25 sowie dem Antrieb 20 in Verbindung steht und die insbesondere zur Überwachung des Betriebsablaufs dieser Vorrichtung, zur visuellen Anzeige von den laufenden Betrieb kennzeichnenden Parametern usw. eingerichtet ist. Schließlich sind mit 29 flächenhafte, mit den vorzugsweise metallischen Gehäusewandungen zusammenwirkende Beheizungselemente bezeichnet, über welche die Temperatur des Innenraumes des Gehäuses zur Unterstützung des Konzentrationsprozesses einstellbar ist.

Diese Beheizungselemente 29 können als Heizmanschetten ausgebildet sein. Zusätzlich können auch zeichnerisch nicht wiedergegebene, an sich bekannte Strahlungselemente, z. B. Infrarotstrahler Verwendung finden, die nach Maßgabe einer Bestrahlung des zu behandelnden Stoffgemisches an dem Gehäuse und/oder dem Deckel angeordnet sind.

Schließlich können das Gehäuse und/oder der Deckel auch mit zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten Kühlelementen versehen sein.
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Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 lediglich darin, dass die den Rotor 11 lagernde Achse 6 als Hohlachse konzipiert ist, die auf dem Boden des Gehäuses 1 fest angeordnet ist.

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Übereinstimmende Funktionselemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so dass insoweit auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.

In der zeichnerischen Darstellung befindet sich lediglich das axiale Magnetlager 25 am oberen Ende der dortigen Achse 6. Hinsichtlich der Verteilung der Magnetlager 23 bis 25 und auch der Stützlager gelten im übrigen obige Ausführungen zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

Claims

1. Vorrichtung zur Konzentration von Stoffgemischen durch Verdampfen wenigstens einer Komponente des Gemisches bestehend aus einem, mit einem Deckel (3) druckdicht verschließbaren, mit einer Vakuumquelle in Verbindung bringbaren Gehäuse (1), innerhalb welchem ein um eine Achse (6) drehbarer und mit einem Antrieb (20) in Wirkverbindung stehender Rotor (11) angeordnet ist, mit Gefäßen (13), die zur Aufnahme des zu behandelnden Stoffgemisches bestimmt und nach Maßgabe einer gleichförmigen Umfangsverteilung in Halterungen (12) des Rotors (11) lösbar aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (11) über seine Nabe (10) mit wenigstens einem Magnetlager auf der, sich innerhalb des Gehäuses (1) erstreckenden, fest angeordneten Achse (6) gelagert ist und dass die elektrischen Rotor- und Statorsysteme sowohl des genannten Antriebs (20) als auch des wenigstens einen Magnetlagers in die Struktur der Achse (6) beziehungsweise die Struktur der Nabe (10) integriert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Statorsysteme des genannten Antriebs (20) sowie des wenigstens einen Magnetlagers mit der Achse in Verbindung stehen und dass sich die genannten Rotorsysteme radial außerhalb der Achse befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) als Hohlachse konzipiert ist, dass die Statorsysteme des genannten Antriebs (20) sowie des wenigstens einen Magnetlagers mit der Achse (6) in Verbindung stehen und dass sich die genannten Rotorsysteme radial innerhalb der Achse (6) befinden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achse (6) senkrecht zu einem Boden (8) des durch den Deckel (3) verschließbaren Gehäuses (1) erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch zwei axial voneinander beabstandete radiale Magnetlager (23, 24) und ein axiales Magnetlager (25).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekennzeichnet durch eine elektrische Steuerung (28), die mit den Magnetlagern (23, 24, 25) sowie dem Antrieb (20) in Wirkverbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (12) des Rotors (11) zur Aufnahme der Gefäße (13) bestimmt und eingerichtet sind, und zwar nach Maßgabe eines festen Winkels zwischen der Längsachse eines Gefäßes (13) und der Achse (6).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (12) des Rotors (11) zur Aufnahme der Gefäße (13) bestimmt und eingerichtet sind, und zwar mit der Maßgabe, dass die Gefäße jeweils frei oder drehwinkelbegrenzt schwenkbar um solche Achsen gehalten sind, die in einer Ebene senkrecht zu der Achse (6) und tangential zu einem Kreis um diese Achse verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (28) unter Mitwirkung des Magnetlagers/der Magnetlager (23, 24, 25) zur kontinuierlichen Erfassung der Masse des in den Gefäßen (13) aufgenommenen Stoffgemisches eingerichtet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (28) unter Mitwirkung der Magnetlager (23, 24, 25) zur kontinuierlichen Erfassung einer statischen und/oder einer dynamischen Umwucht des Rotors (11) eingerichtet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (28) unter Mitwirkung der Magnetlager (23, 24, 25) durch eine an die Lage der Unwucht angepasste, drehwinkelgerechte Feldsteuerung oder dergleichen zum Ausgleich einer statischen und/oder einer dynamischen Umwucht eingerichtet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (28) unter Mitwirkung der Magnetlager (23, 24, 25) durch eine drehwinkelgerechte Feldsteuerung oder dergleichen zur Übertragung einer kontrollierten radialen und/oder axialen Schwingbewegung auf den Rotor (11) eingerichtet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) zur Aufnahme elektrischer Versorgungs- und Steuerleitungen sowohl des Magnetlagers/der Magnetlager (23, 24, 25) als auch des Antriebs (20) eingerichtet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit Beheizungselementen ausgerüstet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit Kühlelementen ausgerüstet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 15 gekennzeichnet durch innerhalb der Nabe (10) und/oder der Achse (6) angeordnete Stützlager (26, 27).

17. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 15 gekennzeichnet durch außerhalb der Nabe (10) und/oder der Achse (6) angeordnete Stützlager.

18. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 17 gekennzeichnet durch eine völlig gekapselte Lagerung des Rotors (11) innerhalb des im übrigen keinerlei Drehdurchführungen oder dergleichen aufweisenden Gehäuses (1).