Magnetrührwerk

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Rührwerk mit einer Rührwerkswelle, einem Antrieb, einem Rührwerkzeug und einer berührungslos wirkenden Kupplung zur Übertragung eines Antriebsmoments vom Antrieb über die Rührwerkswelle auf das Rührwerkzeug.

[0002] Aus der DE OS 19 05 322 ist ein Rührwerk mit einer Rührwerkswelle und einem Antrieb über Treibriemen bekannt. Dabei treibt der Riemen eine Scheibe, die ihrerseits mit einer berührungslos wirkenden Kupplung verbunden ist. Die berührungslos wirkende Magnetkupplung überträgt das Antriebsmoment auf einen innerhalb eines Spaltrohres angeordneten zweiten Kupplungsteil, der seineseits mit einer Rührwelle fest verbunden ist, die in einen Behälter ragt und am unteren Teil ein Rührwerkzeug aufweist. Das Rohr, das im inneren den Sekundärteil der elektromagnetischen Kupplung aufweist, Schließt den Behälter nach außen hermetrisch ab. Das Innere des Rohres mit zwei Lagerstellen für den Sekundärteil der magnetischen Kupplung sowie für die fliegende Lagerung der Rührwerkachse bildet somit Teil des Behälterinneren. In den Spalten und Toträumen der Lager können sich Nester von Mikroorganismen feststzen, die nur schwierig zu sterilisieren sind. Eine Sterilisierung wird auch dadurch erschwert, daß das Rohr nach oben aus dem Behälter hinausragt, wobei die lange Spalte von den sterilisierenden Medien kaum erfaßt werden kann.

[0003] Aus der EP 02 10 651 A2 ist ein Rührwerk bekannt, das ein in den Tank hineinragendes Rohr aufweist, wobei der Stator eines elektromotorischen Antriebs in das Rohr hineingelegt ist. Das Rohr wird zusätzlich von einem zweiten Rohr umhüllt, das seinerseits daran fest angebrachte Rührwerkzeuge aufweist. Das innere Rohr trennt dabei hermetisch den Behälterinhalt von der Umgebung. Das äußere Rohr ist zusätzlich im oberen Flanschbereich gelagert. Außerdem ist es nochmals am unteren Ende des inneren Rohres gelagert. Für sterile Anwendungsfälle ist dieses Rührwerk gänzlich ungeeignet, da es lange, schwer zugängliche Spalte und mehrere Lagerstellen im Behälterinneren aufweist. Außerdem sind für Rührwerke gemäß EP 02 10 651 A2 speziell ausgebildete Motoren erforderlich, deren Kühlung im Inneren des Rohres problematisch sein kann, wenn wie üblich im Behälter Prozeßwärme entsteht, die auf den Motor übertragen wird.

[0004] Die US 5 061 079 beschreibt ein Rührwerk, bei dem ein Stator in einem Teil des Rührgefäßes vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das Rührgefäß vollständig abgekapselt werden. Im Rührgefäß ist auf den Stator ein Rotor berührungslos aufgesetzt. Bei Betrieb saugt der Rotor durch Schaufeln auf seiner Innenseite Flüssigkeit zwischen Gefäßwand und der Innenseite des Rotors an, die durch eine Öffnung auf der Oberseite des Rotors wieder entweichen kann. Durch den im Inneren des Rotors entstehenden Überdruck wird der Rotor angehoben und läuft dann mit geringen Reibungsverlusten. Durch den beständigen Flüssigkeitsstrom durch den Rotor wird eine Durchmischung der Flüssigkeit im Rührgefäß erreicht. Nachteilig an diesem Rührwerk ist, daß es für mikrobiologische Verfahren nicht eingesetzt werden kann. Beim Durchströmen des Rotors treten starke Scherkräfte auf, welche die Mikroorganismen zerstören würden. Außerdem treten auch bei diesem Rührantrieb Kühlungsprobleme beim Stator auf, wenn die Vorrichtung bei exothermen Prozessen eingesetzt wird.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es somit unter Verwendung bekannter Standardmotoren ein Rührwerk anzugeben, das für aseptische und sterile Prozesse leicht zu sterilisieren ist.

[0006] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rührwerkswelle von einem einseitig offenen Rohr umhüllt ist und durch die Öffnung des Rohres mit dem Antrieb verbunden ist, wobei die berührungslos wirkende Kupplung zwischen Rührwerkswelle und dem außerhalb des Rohres angeordneten Rührwerkzeug vorgesehen ist. Es können handelsübliche elektrische Motoren verwendet werden, deren Kühlung außerhalb des Behälters keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Darüber hinaus kann selbst bei hohen Behältern die Rührwerkswelle problemlos innerhalb des Rohres gelagert werden. Betriebsstörungen infolge schadhafter Lagerungen sind somit nicht zu befürchten. Dies ist deshalb besonders wichtig, da die Chargen in Fermentern, beispielsweise zur Herstellung von Pharmazeutika, sehr wertvoll sind. Durch Störungen in der Prozeßführung werden solche Chargen gefärdet.

[0007] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rührwerkswelle innerhalb des Rohres mindestens zweifach gelagert ist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Auslenkungen der Rührwerkswellen werden durch diese Maßnahme vorteilhaft vermieden. Kritische Drehzahlen der Welle werden beherrscht. Auch unter ungünstigen konstruktiven Randbedingungen kann das Rührwerkzeug an der zum Rühren und Mischen optimalen Stelle konstruktiv vorgesehen werden.

[0008] Die Maßnahme, daß das Rührwerkzeug als Impeller mit einer das Rohr teilweise umhüllenden inneren und einer äußeren Oberfläche mit mindestens einem die beiden Oberflächen verbindenden Kanal ausgebildet ist, dient zur Verbesserung der selbstreinigenden Eigenschaft des Rührwerkzeugs. Beim Betrieb des Rührwerkzeugs wird der innere Bereich um das Lager ständig mit dem zu mischenden Produkt gespült. Im Falle einer Reinigung erreicht die Reinigungsflüssigkeit auch die schwer zugänglichen Stellen im Bereich der Lager.

[0009] In Verbindung damit, daß der Kanal ein Gefälle aufweist, kann das Produkt oder die Reinigungsflüssigkeit nach Entleeren des Behälters auch aus dem Rührwerkzeug auslaufen.

[0010] Die hermetische Trennung des Behälterinnenraumes wird dadurch erreicht, daß das Rohr am antriebsseitigen Ende eine Dichtung oder Dichtfläche aufweist.

[0011] Die Befestigung des Rührwerkzeuges am Behälter wird erleichtert, wenn das Rohr am antriebsseitigen Ende einen Montageflansch aufweist.

[0012] Die Maßnahme, daß eine zweite Kupplung zwischen Antrieb und Rührwerkswelle angeordnet ist, dient der leichteren Zerlegung des Rührwerks.

[0013] Bei temperaturkritischen Prozessen ist es vorteilhaft, wenn das Rohr einen Innenraum aufweist, der beheizbar oder kühlbar ausgebildet ist.

[0014] Demselben Zweck dient die Maßnahme, daß das Rohr selbst kühlbar oder heizbar, zu diesem Zweck vorzugsweise doppelwandig, ausgebildet ist.

[0015] Die Erfindung wird in einer Figur beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten der Figur zu entnehmen sind. Die Figur zeigt im einzelnen:

Fig. 1

das erfindungsgemäße Magnetrührwerk in einem Axialschnitt.

[0016] In Figur 1 bezeichnet 1 ein Lager- und Schutzrohr, innerhalb dessen eine Antriebswelle 2 mittels Lager 7 und 8 drehbar fixiert ist. Das untere Ende des Lager- und Schutzrohres 1 ist als topfartiges Spaltrohr 12 ausgebildet, das den Abschluß des Lager- und Führungsrohres bildet. In das Spaltrohr 12 ragt die Rührwerkswelle 2 hinein, die an ihrem unteren Ende eine mit mehreren Permanentmagneten bestückte Magnetscheibe 5 drehfest trägt. Das Spaltrohr 12 wird außen von Impellerkopf 13 teilweise umhüllt. Im Inneren des Impellerkopfes 13 ist der Magnetscheibe 5 gegenüberliegend eine nicht dargestellte Anzahl entgegengesetzt polarisierter Permanentmagnete angeordnet, so daß sich durch die magnetischen Kräfte zwischen Magnetscheibe 5 und den Permanentmagneten berührungsfrei ein Drehmoment von Antriebswelle 2 auf den Impellerkopf 13 übertragen läßt. Als Rührwerkzeuge trägt der Impellerkopf 13 an Stegen befestigte Flügel 4. Die Lagerung des Impellerkopfes erfolgt durch das produktgeschmierte Gleitlager 6, daß auf einen an Spaltrohr 12 nach unten angeformten Wellenstummel 14 sitzt.

[0017] Die innere Vertiefung mit Oberfläche 15 des Impellers 13 ist über Kanal 3 mit der äußeren Oberfläche 16 des Impellers 13 verbunden. Bei Drehung des Impellers wird von dem teilweise radial nach außen gerichteten Kanal 3 ein Pumpeffekt erzeugt, der die im topfförmigen Hohlraum des Impellers 13 vorhandene Flüssigkeit nach außen strömen läßt. Die innere Oberfläche des Impellers wird dadurch ständig mit Produktflüssigkeit gespült, was einen selbstreinigenden Effekt bewirkt.

[0018] Das obere Ende des Führungs- und Lagerrohres läuft in einer Führungsfläche 17 mit anschließendem Montageflansch 18 aus. In der Führungsfläche 17 ist eine Dichtnut mit Dichtung 11 eingeformt, die den Spalt zwischen Führungsfläche 17 und Montagestutzen 19 in Behälterwandung 20 schließt. In Figur 1 ist der Montagestutzen 19 und Wandung 20 in unterbrochener Linienführung dargestellt.

[0019] Zum Zwecke des Antriebs ist die Rührwerkswelle 2 über Kupplung 9 und Getriebe 21 mit Antrieb 10 verbunden. Der Antrieb 10 und das Getriebe 21 sind koaxial direkt auf dem Montageflansch 18 festgeschraubt.

[0020] Dadurch ist eine sehr platzsparende und robuste Rührwerkskonstruktion verwirklicht, die die Nachteile der bekannten Rührwerke vermeidet.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0021] 

1

Lager- und Schutzrohr

2

Rührwerkswelle

3

Kanal

4

Flügel

5

Magnetscheibe

6

Gleitlager

7

Lager

8

Lager

9

Kupplung

10

Antrieb

11

Dichtung

12

Spaltrohr

13

Impellerkopf

14

Wellenstummel

15

innere Oberfläche

16

äußere Oberfläche

17

Führungsfläche

18

Montageflansch

19

Montagestutzen

20

Behälterwandung

21

Getriebe

Ansprüche

1. Rührwerk mit einer Rührwerkswelle, einem Antrieb, einem Rührwerkzeug und einer berührungslos wirkenden Kupplung zur Übertragung eines Antriebsmoments vom Antrieb über die Rührwerkswelle auf das Rührwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, die Rührwerkswelle (2) von einem einseitig offenen Rohr (1) umhüllt ist und durch die Öffnung des Rohres mit dem Antrieb (10) verbunden ist, wobei die berührungslos wirkende Kupplung (5) zwischen Rührwerkswelle (2) und dem außerhalb des Rohres angeordneten Rührwerkzeug (4) vorgesehen ist.

2. Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerkswelle (2) innerhalb des Rohres (1) mindestens zweifach gelagert ist.

3. Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerkzeug (4) als Impeller mit einer das Rohr (1) teilweise umhüllenden inneren (15) und einer äußeren Oberfläche (16) mit mindestens einem die beiden Oberflächen verbindenden Kanal (3) ausgebildet ist.

4. Rührwerk nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (3) ein Gefälle aufweist.

5. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) am antriebsseitigen Ende eine Dichtung (11) oder Dichtfläche (17) aufweist.

6. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) am antriebsseitigen Ende einen Montageflansch (18) aufweist.

7. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kupplung (9) zwischen Antrieb (10) und Rührwerkswelle (2) angeordnet ist.

8. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen Innenraum aufweist, der beheizbar oder kühlbar ausgebildet ist.

9. Rührwerk nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) selbst kühlbar oder heizbar, zu diesem Zweck vorzugsweise doppelwandig, ausgebildet ist.

Claims

1. Agitator having an agitator shaft, a drive, an agitating tool and a non-contact clutch for transmitting a driving torque from the drive via the agitator shaft to the agitating tool, characterized in that the agitator shaft (2) is encased by a tube (1), which is open at one end, and is connected through the opening of the tube to the drive (10), the non-contact clutch (5) being provided between the agitator shaft (2) and the agitating tool (4) disposed outside of the tube.

2. Agitator according to claim 1, characterized in that the agitator shaft (2) is at least doubly supported inside the tube (1).

3. Agitator according to claim 1 or 2, characterized in that the agitating tool (4) takes the form of an impeller having an inner surface (15), which partially encases the tube (1), and an outer surface (16) with at least one channel (3) connecting the two surfaces.

4. Agitator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the channel (3) has a descending gradient.

5. Agitator according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the tube (1) at the drive end has a seal (11) or sealing surface (17).

6. Agitator according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the tube (1) at the drive end has a mounting flange (18).

7. Agitator according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that a second clutch (9) is disposed between drive (10) and agitator shaft (2).

8. Agitator according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized in that the tube (1) has an interior which is designed so as to be heatable or coolable.

9. Agitator according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, characterized in that the tube (1) itself is designed so as to be heatable or coolable, being for said purpose preferably double-walled.

Revendications

1. Mélangeur ou agitateur comprenant un arbre de mélangeur, un moyen d'entraînement, un outil de mélangeur et un embrayage sans contact pour transmettre le couple d'entraînement du moyen d'entraînement à l'outil mélangeur par l'intermédiaire de l'axe de mélangeur,
caractérisé en ce que
l'axe de mélangeur (2) est entouré par un tube (1) ouvert à une extrémité et relié à travers l'ouverture du tube au moyen d'entraînement (10), l'embrayage (5) fonctionnant sans contact, étant prévu entre l'arbre (2) du mélangeur et l'outil (4) du mélangeur à l'extérieur du tube.

2. Mélangeur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
l'arbre (2) est monté dans le tube (1) par l'intermédiaire d'au moins deux paliers.

3. Mélangeur selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
l'outil de mélangeur (4) est réalisé sous la forme d'une hélice avec une surface intérieure (15) entourant au moins partiellement le tube (1) et une surface extérieure (16) avec au moins un canal (3) reliant les deux surfaces extérieures.

4. Mélangeur selon l'une des revendications 1, 2 ou 3,
caractérisé en ce que
le canal (3) présente une pente.

5. Mélangeur selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4,
caractérisé en ce que
à l'extrémité de sortie le tube (1) comporte un joint (11) ou une surface d'étanchéité (17).

6. Mélangeur selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5,
caractérisé en ce que
le tube (1) présente une bride de montage (18) à son extrémité située du côté du moyen d'entraînement.

7. Mélangeur selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6,
caractérisé en ce que
un second embrayage (9) est prévu entre le moyen d'entraînement (10) et l'arbre (2) du mélangeur.

8. Mélangeur selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7,
caractérisé en ce que
le tube (1) présente un volume intérieur qui peut être chauffé ou refroidi.

9. Mélangeur selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8,
caractérisé en ce que
le tube (1) peut être directement refroidi ou chauffé et comporte de préférence, à cet effet, une double paroi.

Zeichnung