MAGNETRUEHRWERK

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Magnetrührwerk (1) mit einem Rührkopf (3), einem Spalttopf (5) und einem Lagerzapfen (7), wobei der Lagerzapfen (7) als Radiallagerabschnitt auf dem Spalttopf (5) ausgebildet ist, wobei der Spalttopf (5) einen Antriebsabschnitt (9) aufweist, in dem eine drehbare erste Magnetanordnung (11) angeordnet ist, die magnetisch mit einer zweiten Magnetanordnung (13) am Rührkopf (3) gekoppelt ist, die in einem den Antriebsabschnitt (9) umgebenden Antriebsring (15) des Rührkopfes (3) angeordnet ist, wobei der Rührkopf (3) mit dem Lagerzapfen (7) eine radiale Gleitlagerpaarung bildet, wobei eine im Rührkopf (3) angeordnete erste Axial-Magnetanordnung (17) mit einer am Spalttopf (5) angeordneten zweiten Axial-Magnetanordnung (19) eine axial wirkende magnetische Lagerpaarung bildet.

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein und insbesondere auf ein Magnetrührwerk mit einem Rührkopf, einem Spalttopf und einem Lagerzapfen nach Anspruch 1.

TECHNISCHER HINTERGRUND

[0002] Magnetrührwerke werden bereits in der Prozesstechnik, insbesondere in der Steriltechnik verwendet. Sie sind geeignet, um Flüssigkeitsvolumina von 2 Liter bis zu 50 m³ in einem hermetisch gekapselten Prozessraum bzw. Prozessbehälter zu durchmischen. Solche Prozessbehälter sind meist als stehender zylindrischer Behälter ausgelegt, bei denen das Magnetrührwerk in dem gewölbten Boden etwas exzentrisch angeordnet ist und so durch die asymmetrische Mischwirkung eine vollständige Durchmischung des Rührmediums erreicht.

[0003] Bei solchen Magnetrührwerken sitzt meistens ein Rührkopf auf einem Spalttopf, wobei der Rührkopf mit einem Lagerzapfen auf dem Spalttopf eine gemeinsame Gleitlagerpaarung bildet. Im Spalttopf befindet sich ein rotierbarer Magnet, der über Rotation den Rührkopf antreibt, wobei im Rührkopf ebenfalls ein Magnet angeordnet ist. Zur Minimierung der Reibung können am Rührkopf und im Bereich des Lagerzapfens oftmals Lagerbuchsen angebracht sein. Diese können extra abgedichtet sein, um mögliche Hohlräume oder Fugen gegen äußere Einflüsse zu verschließen. Ein Problem ist, dass im Betrieb Produktreste, Reinigungsmittel oder Wasserdampf trotz Dichtungen in Hohlräume oder Fugen gelangen kann. Das kann beispielsweise durch Temperaturschwankungen, Eigenschaften des Rührgutes (kriechende Öle etc.) oder Reinigungsvorgänge bedingt sein. Diese Verunreinigungen können oft nur entfernt werden, indem die Lagerung komplett zerlegt wird. Dazu kann es notwendig sein, entweder den Spalttopf zu entnehmen und zu demontieren oder - bei einem eingeschweißten Spalttopf - den Behälter zu betreten. Bleiben die Fugen/Hohlräume ungereinigt, können die dort vorhandenen Reste ggf. keimbelastet werden und das Rührgut kontaminieren. Solche Verunreinigungen sind bei der weitgehend aseptischen oder sterilen Herstellung von Pharmaprodukten oder Lebensmitteln nicht akzeptabel.

[0004] Ein weiteres Problem ist Verschleiß, der besonders an Kontaktstellen wie z.B. Lagerbuchsen oder Axialanschlägen auftreten kann. Die Lagerbuchsen können mit der Zeit verschleißen, wodurch es zu einem Materialabtrag kommt. Besonders betroffen ist der Axialanschlag des Rührkopfs auf dem Spalttopf. Durch den konstruktiv notwendigen Anschlag kann es in diesem Bereich zu Absplitterungen kommen, die in das Rührgut gelangen können. Die DE 10 2013 104 788 A1 versucht dieses Problem dadurch zu lösen, dass im Bereich des Lagerzapfens und einem dem Lagerzapfen umgebenden Fußbereich eine Lagerschicht mit erhöhter Härte eingesetzt wird. Weiterhin sind die Magnete so angeordnet, dass sich der Rührkopf derart in Bewegung versetzt, dass er durch eine Auftriebswirkung leicht angehoben wird. Beim Anhalten des Rührkopfs lässt die Auftriebswirkung nach und der Rührkopf setzt sich wieder auf dem Axialanschlag bzw. der Lagerschicht ab, wo dieser dann wieder gleitend gelagert wird.

[0005] Besonders bei Magnetrührwerken mit einem größeren Rührkopf ist es oftmals unvermeidlich, den Axialanschlag zu nutzen. Dadurch kann die Gefahr von Abrieb oder Absplitterungen im Bereich des Axialanschlags signifikant erhöht werden, was allgemein in der Steriltechnik, insbesondere in der Herstellung von Pharmaprodukten oder Lebensmitteln nicht akzeptabel ist.

[0006] Aus der WO 2011/049492 A1 ist eine Rührvorrichtung bekannt, bei der - teilweise freiliegende - Magnete im Bereich des Lagerzapfens und der Gleitlagerpaarung angeordnet sind. Dies kann unter anderem hohen fertigungstechnischen Aufwand erfordern. Die Magnete sind im so eingebauten Zustand nur bedingt zugänglich oder austauchbar.

AUFGABE

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Magnetrührwerk zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise verringert werden.

ZUSAMMENFASSUNG

[0008] Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung. Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Magnetrührwerk mit einem Rührkopf, einem Spalttopf und einem Lagerzapfen, wobei der Lagerzapfen als Radiallagerabschnitt auf dem Spalttopf ausgebildet ist, wobei der Spalttopf einen Antriebsabschnitt aufweist, in dem eine drehbare erste Magnetanordnung angeordnet ist, die magnetisch mit einer zweiten Magnetanordnung am Rührkopf gekoppelt ist, die in einem den Antriebsabschnitt umgebenden Antriebsring des Rührkopfes angeordnet ist, wobei der Rührkopf mit dem Lagerzapfen eine radiale Gleitlagerpaarung bildet, wobei eine im Rührkopf angeordnete erste Axial-Magnetanordnung mit einer am Spalttopf angeordneten zweiten Axial-Magnetanordnung eine axial wirkende magnetische Lagerpaarung bildet. Durch die axial wirkende magnetische Lagerpaarung kann der Einsatz eines Axialanschlags reduziert oder minimiert werden. Weiterhin ist die axial wirkende magnetische Lagerpaarung einfach zu montieren und kann im Bedarfsfall mit geringem Aufwand getauscht werden.

[0009] Der Lagerzapfen kann über eine Stirnfläche oder Fußbereich des Lagerzapfens mit einem Plateaubereich des Spalttopfs verbunden sein. Der Lagerzapfen und der Spalttopf können einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein. Das Magnetrührwerk kann z.B. durch einen Getriebemotor oder einen anderen Motor angetrieben werden. Der Getriebemotor kann insbesondere ein Schneckengetriebemotor sein.

[0010] Die erste und zweite Axial-Magnetanordnung ist außerhalb der radialen Gleitlagerpaarung angeordnet. Durch die Anordnung der axial wirkenden magnetischen Lagerpaarung kann die radiale Lagerung des Rührkopfs partiell magnetisch über die erste und zweite Magnetanordnung und partiell tribologisch über die radiale Gleitlagerpaarung erfolgen. Ein Vorteil, der sich hieraus ergeben kann, ist, dass die radiale Gleitlagerpaarung insbesondere im Bereich des Lagerzapfens nicht durch zusätzliche Magnete bzw. Magnetkräfte beeinflusst wird. Dadurch kann eine Reibung zwischen dem Rührkopf und dem Lagerzapfen zusätzlich minimiert werden. Weiterhin kann eine Abriebbildung und im Bereich des Lagerzapfens verringert werden. Dadurch, dass die axial wirkende magnetische Lagerpaarung nicht die radiale Lagerung beeinflusst, kann insgesamt die Reibung verringert werden. In dieser Folge kann zusätzlich eine notwendige Antriebsenergie verringert werden.

[0011] Das Magnetrührwerk bzw. deren einzelne Komponenten wie Rührkopf, Spalttopf oder Lagerzapfen können aus einem Stahl sein. Der Stahl kann ein austenitischer Stahlwerkstoff (z.B. 1.4301, 1.4404, 1.4435, 1.4462) sein. Die Magnete, insbesondere die Magnete der ersten und/oder zweiten Magnetanordnung, können Dauermagnete (Permanentmagnete) sein. Der Dauermagnet kann ein Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Cobalt, Alnico, Sr-Ferrit Magnet oder ein anderer Dauermagnet sein. Zum Sterilisieren werden Komponenten des Magnetrührwerks bei Temperaturen bis zu 140 °C autoklaviert. Konventionelle Magnete können in einem solchen Temperaturbereich eine voreingestellte Haltekraft verlieren. Daher können Hochtemperaturmagnete mit einer Gebrauchstemperatur von mindestens 140 °C (z.B. Typ SH, UH, EH, AH, Y) eingesetzt werden.

[0012] Eine Polung der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung kann entgegengesetzt ausgerichtet oder angeordnet sein. Die erste und zweite-Axialmagnetanordnung können sich abstoßen. Durch die entgegengesetzte Polung kann eine axiale Magnetkraft ausgebildet werden. Die axiale Magnetkraft zwischen der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung kann über Magnete einstellbar sein. Die axiale Magnetkraft kann in einem nicht rotierenden Zustand größer sein als eine Gewichtskraft des Rührkopfs. Die axiale Magnetkraft kann den Rührkopf in einem nicht rotierenden Zustand gegenüber dem Spalttopf in einer axialen Richtung anheben. Die Magnetkraft kann in einem nicht rotierenden Zustand geringer sein als die Gewichtskraft des Rührkopfs. Die axiale Magnetkraft kann den Rührkopf in einem rotierenden Zustand in einer axialen Richtung anheben, beispielsweise durch eine Auftriebswirkung/-kraft.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0013] Ausführungsformen werden beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

eine Halbschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1;

Fig. 1a

eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einer Lagerhülse;

Fig. 1b

eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einer erhöhten ersten Magnetanordnung 11;

Fig, 1c

eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Lagerhülse 25 am Rührkopf 3;

Fig. 2

eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Axial-Magnetanordnung 17, 19;

Fig. 3

eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Axial-Magnetanordnung 17, 19; und

Fig. 4

eine schematische Darstellung der ersten und zweiten Axialmagnetanordnung 17, 19.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0014] Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 folgen zunächst allgemeine Erläuterungen zu den Ausführungsformen.

[0015] Der Begriff "axial" unter anderem im Anspruch 1 bezieht sich auf eine Rotationsachse, um die der Rührkopf rotierbar gelagert ist. Die Rotationsachse durchsetzt einen zylinderförmigen Lagerzapfen axial.

[0016] Der Begriff "höher" unter anderem im Anspruch 2 bezieht sich auf einen Höhenunterschied entlang der Rotationsachse. In diesem Zusammenhang ist "höher" die Richtung, die in die Richtung einer Stirnseite des Lagerzapfens verläuft.

[0017] Das erfindungsgemäße Magnetrührwerk zeichnet sich durch Folgendes aus:
Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Axial-Magnetanordnung und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung um die Rotationsachse radial beabstandet ist und konzentrisch zur Rotationsachse ausgerichtet ist. Die erste Axial-Magnetanordnung und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung kann derart angeordnet sein, dass sie die Rotationsachse nicht kontaktieren. Die erste Axial-Magnetanordnung und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung kann als Ringmagnet ausgeführt sein.

[0018] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Magnetanordnung entlang einer Rotationsachse höher angeordnet ist als die zweite Magnetanordnung. Die erste Magnetanordnung kann in einem nicht rotierenden Zustand höher angeordnet sein als die zweite Magnetanordnung. Die erste Magnetanordnung kann in einem nicht rotierenden Zustand und einem Zustand, in dem die axiale Magnetanordnung den Rührkopf nicht anhebt, höher angeordnet sein als die zweite Magnetanordnung. Vorteilhafterweise kann die erste Magnetanordnung zwischen 1 mm und 4 mm höher angeordnet sein, insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm, insbesondere 2 mm. Durch die höhere erste Magnetanordnung im Spalttopf kann der Rührkopf im rotierenden Zustand leicht angehoben werden. Dadurch kann eine Reibung im Axialanschlag, insbesondere beim Anfahren und Abschalten des Magnetrührwerks verringert werden.

[0019] Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Rührkopf eine erste radial umlaufende Nut aufweist, wobei die erste Axial-Magnetanordnung in der ersten umlaufenden Nut angeordnet ist. Die radial umlaufende Nut kann im Rührkopf angeordnet sein, insbesondere in einem Lagerring. Der Lagerring kann im Bereich des Lagerzapfens angeordnet sein. Im inneren des Lagerrings kann eine Lagerhülse ausgebildet sein. Die Lagerhülse kann mit dem Lagerring fest verbunden sein. Die Lagerhülse kann gemeinsam mit dem Rührkopf rotieren. Die Lagerhülse am Lagerring kann aus einem keramischen Werkstoff sein. Der keramische Werkstoff kann Siliciumcarbid (SiC) sein.

[0020] Die Nut kann einen viereckigen Querschnitt haben. Die Nut kann quadratisch oder rechteckförmig sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Axial-Magnetanordnung kann ringförmig sein. Die mehrteilige Axial-Magnetanordnung kann mehrere Magnetsegmente umfassen. Ein Magnetsegment kann viereckig sein oder kreisringsegmentförmig sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann partiell oder vollständig in der Nut eingebettet sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann einen bündigen Abschluss mit der Nut und/oder einer inneren Mantelfläche des Rührkopfs bilden.

[0021] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die erste Axial-Magnetanordnung allseitig mediendicht umschlossen ist. Die Magnetanordnung kann allseitig mediendicht umschlossen sein, insbesondere in einem Fall, in dem die Magnetanordnung gegen Fluide, insbesondere Flüssigkeiten gekapselt sein soll. Durch die vollständige Kapselung können sich keine Rückstände oder Ablagerungen im Bereich der ersten Axial-Magnetanordnung bilden. Dies ist besonders für eine sterile Arbeitsumgebung vorteilhaft. Die erste Axial-Magnetanordnung kann im Rührkopf, insbesondere Lagerring vollständig formschlüssig umschlossen sein. Die erste Axial-Magnetanordnung kann mit einem Laserschweißprozess mit oder ohne Fremdmaterial umschlossen werden.

[0022] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung am Spalttopf zwischen der ersten Magnetanordnung im Antriebsabschnitt und dem Lagerzapfen angeordnet ist. Die zweite Axial-Magnetanordnung ist betrachtet von der Rotationsachse unterhalb oder tiefer der ersten Axial-Magnetanordnung angeordnet. Die zweite Axial-Magnetanordnung am Spalttopf kann an einer Innenseite des Spalttopfs, an einer Außenseite des Spalttopfs oder innerhalb einer Wandung des Spalttopfs angeordnet sein. Dadurch, dass die zweite Axial-Magnetanordnung nicht am Lagerzapfen angeordnet ist, kann im Bereich des Lagerzapfens die Bildung einer konstruktiven Fuge oder eines Hohlraums vermieden werden. Dadurch, dass die zweite Axial-Magnetanordnung nicht am Lagerzapfen angeordnet ist, kann der Bereich des Lagerzapfens ohne Fugen, Rillen oder anderen Vertiefungen ausgebildet sein. Dadurch kann Verschleiß und/oder Abrieb im Bereich der Gleitlagerpaarung minimiert werden.

[0023] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung allseitig mediendicht umschlossen ist. Das bei der ersten Axial-Magnetanordnung zur allseitig mediendicht umschlossenen Anordnung Gesagte, kann analog auf die zweite Axial-Magnetanordnung angewendet werden.

[0024] Es gibt Ausführungsformen, bei denen am Spalttopf eine zweite radial umlaufende Nut ausgebildet ist, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung in der zweiten radial umlaufenden Nut angeordnet ist. Die Nut kann auf der Innenseite des Spalttopfs oder auf der Außenseite des Spalttopfs ausgebildet sein. Die Nut im Spalttopf kann einen viereckigen Querschnitt haben. Die Nut kann quadratisch oder rechteckförmig sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Axial-Magnetanordnung kann ringförmig sein. Die mehrteilige Axial-Magnetanordnung kann mehrere Magnetsegmente umfassen. Ein Magnetsegment kann viereckig sein oder kreisringsegmentförmig sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann vollständig in der Nut eingebettet sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann einen bündigen Abschluss mit der Nut bilden.

[0025] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite umlaufende Nut an einer der drehbaren ersten Magnetanordnung zugewandten Innenseite des Spalttopfs oder an einer dem Rührkopf zugewandten Außenseite des Spalttopfs angeordnet ist. Die Außenseite des Spalttopfs kann ein Plateaubereich des Spalttopfs sein. In dem Fall, in dem die zweite Axial-Magnetanordnung auf der Innenseite des Spalttopfs angeordnet ist, kann die zweite Axial-Magnetanordnung durch die konstruktive Anordnung des Spalttopfs allseitig mediendicht umschlossen sein. Zugleich kann die zweite Axial-Magnetanordnung lediglich über die Innenseite des Spalttopfs zugänglich sein. In dem Fall, in dem die zweite Axial-Magnetanordnung an der Außenseite des Spalttopfs angeordnet ist, kann die zweite Axial-Magnetanordnung ohne ein Zerlegen des Antriebsabschnitts zugänglich sein. Das ist beispielsweise bei einem Austausch oder einer Wartung vorteilhaft.

[0026] Es gibt Ausführungsformen, bei denen der Lagerzapfen im Abschnitt der Gleitlagerpaarung eine Lagerhülse umfasst. Durch die Lagerhülse können die tribologischen Eigenschaften im Bereich des Lagerzapfens oder der Gleitlagerpaarung verbessert werden. Dadurch kann Verschleiß und Abrieb minimiert werden.

[0027] Die Lagerhülse kann zylindrisch oder rohrförmig sein. An der Lagerhülse kann an einer Stirnseite eine Schulter (Bund) ausgebildet sein. Die Schulter kann scheibenförmig sein. Die Schulter kann auf dem Plateaubereich des Spalttopfs aufliegen. Die Lagerhülse kann auf den Lagerzapfen aufgesteckt, aufgeschrumpft oder aufgepresst sein. Die Lagerhülse kann axial von dem Lagerzapfen geführt sein. Die Lagerhülse kann mit einer Verdrehsicherung gegen eine Verdrehung gesichert sein. Die Lagerhülse kann aus Bronze, Weißmetall, Kunststoff, Keramik, einer Messinglegierung oder einem anderen vorteilhaften Material bestehen.

[0028] Die Lagerhülse kann eine Beschichtung sein. Die Beschichtung kann stoffschlüssig mit dem Lagerzapfen und/oder dem oberen Abschnitt des Spalttopfs verbunden sein. Die Beschichtung kann eine Dicke zwischen 2 µm und 2 mm, insbesondere zwischen 2 µm und 30 µm betragen.

[0029] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung zwischen der Lagerhülse und dem Spalttopf angeordnet ist. Bei der Anordnung zwischen der Lagerhülse und dem Spalttopf kann die zweite Axial-Magnetanordnung im Bereich des Spalttopfs angeordnet sein, ohne eine Geometrieanpassung im Bereich des Spalttopfs oder des Lagerzapfens vornehmen zu müssen. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann in der Lagerhülse angeordnet sein. In dem Fall, in dem die zweite Axial-Magnetanordnung in der Lagerhülse angeordnet ist, kann eine Zugänglichkeit der zweiten Axial-Magnetanordnung von außen möglich sein. Dadurch können Einbau und Wartung verbessert/vereinfacht werden.

[0030] Die zweite Axial-Magnetanordnung kann im Schulterbereich der Lagerhülse angeordnet sein. In einem Fersenbereich der Lagerhülse kann eine zusätzliche radial umlaufende Nut ausgebildet sein. Die Nut kann eine Ausnehmung sein. Der Fersenbereich kann ein Übergangs- oder Verbindungsbereich zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und der Schulter sein. Die zweite Axial-Magnetanordnung kann in einem Standbereich der Lagerhülse bündig mit einer Standfläche der Lagerhülse bzw. Schulter abschließen. Die Standfläche kann dem Spalttopf zugewandt sein.

[0031] Es gibt Ausführungsformen, bei denen die zweite Axial-Magnetanordnung von der Lagerhülse und dem Spalttopf allseitig umschlossen ist. Die Lagerhülse kann eine zusätzliche Dichtung umfassen. Die Dichtung kann im unteren Bereich der Lagerhülse bzw. der Schulter angeordnet sein. Die Dichtung kann ein O-Ring sein. Durch die Dichtung kann eine durch die Lagerhülse gebildete Fuge oder ein Hohlraum zusätzlich gegen Verschmutzungen oder Rückstände abgedichtet sein.

[0032] Zur Vereinfachung ist in allen Darstellungen in Fig. 1 bis Fig. 4 das Magnetrührwerk 1 lediglich halb dargestellt.

[0033] Zurückkommend zu Fig. 1 zeigt diese den Aufbau eines erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 im Halbschnitt. Das Magnetrührwerk 1 umfasst einen Rührkopf 3 und einen Spalttopf 5. Das Magnetrührwerk 1 ist in einen Prozessbehälter (nicht dargestellt) eingesetzt. In einem hohlen Antriebsabschnitt 9, der topfartig ausgebildet ist, sitzt im Inneren eine drehbare erste Magnetanordnung 11, die über eine Antriebswelle 6 mit einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) verbunden ist.

[0034] Der Rührkopf 3 umfasst einen Lagerring 8, einen Antriebsring 15 sowie mehrere Flügelelemente 4, welche jeweils den Antriebsring 15 mit dem Lagerring 8 verbinden. Der Lagerring 8 und der Antriebsring 15 sind konzentrisch zu einer Rotationsachse R angeordnet. Im Inneren des Antriebsrings 15 ist eine zweite Magnetanordnung 13 angeordnet, die magnetisch mit der drehbaren ersten Magnetanordnung 11 gekoppelt ist. Zwischen der Innenseite des Antriebsringes 15 und der Außenseite des Spalttopfes 5 ist ein Spalt.

[0035] Im Inneren des Lagerrings 8 ist eine zylindrische Lagerhülse 25 angeordnet, die gleitend auf einem Lagerzapfen 7 sitzt, der einstückig auf einem Plateaubereich 5b des Spalttopfs 5 ausgebildet ist. Die zylindrische Lagerhülse 25 ist fest mit dem Lagerring 21 verbunden. Ein Durchmesser des Plateaubereichs 5b ist größer als ein Durchmesser des Lagerzapfens 7. Der Plateaubereich 5b um den Lagerzapfen 7 ist ringscheibenförmig und bildet eine ebene Fläche.

[0036] Im Inneren des Lagerrings 8 ist eine erste Axial-Magnetanordnung 17 angeordnet. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 ist oberhalb des Plateaubereichs 5b und innerhalb des ringscheibenförmigen Abschnitts beabstandet zu dem Plateaubereich 5b ausgerichtet. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 ist im Lagerring 8 in einer ersten radial umlaufenden Nut 21 eingebettet. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 wird durch drei Seitenflächen des Lagerrings 8 umgeben. Die erste Axial-Magnetanordnung 17 wird durch eine äußere Mantelfläche der Lagerhülse 25 und die erste radial umlaufende Nut 21 allseitig umschlossen.

[0037] Auf der Innenseite 5a des Spalttopfs 5 ist im Abschnitt des Plateaubereichs 5b innerhalb des ringscheibenförmigen Abschnitts eine zweite Axial-Magnetanordnung 19 angeordnet. Die zweite Axial-Magnetanordnung 19 ist auf der Innenseite 5a in einer zweiten radial umlaufenden Nut 23 eingebettet. Eine Dicke der zweiten Axial-Magnetanordnung 19 ist geringer als eine Wandstärke des Spalttopfs 5. Die zweite Axial-Magnetanordnung 19 ist von der Innenseite 5a des Spalttopfs 5 zugänglich angeordnet.

[0038] Der Rührkopf 3 wird durch eine die erste und die zweite Axial-Magnetanordnung 17, 19 erzeugende, sich abstoßende Magnetkraft F_A, gegenüber dem Plateaubereich 5b des Spalttopfs 5, angehoben.

[0039] Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1a das erfindungsgemäße Magnetrührwerk 1. Im Unterschied zu Fig. 1 ist am Magnetrührwerk 1 eine zusätzliche Lagerhülse 27 am Lagerzapfen 7 angeordnet. Die Lagerhülse 27 ist im Bereich des Lagerzapfens 7 konzentrisch und nicht rotierbar um den Lagerzapfen 7 angeordnet. Eine innere Mantelfläche der Lagerhülse 27 kontaktiert eine Mantelfläche des Lagerzapfens 7. Eine äußere Mantelfläche der Lagerhülse 27 kontaktiert eine innere Mantelfläche der Lagerhülse 25 am Lagerring 8.

[0040] Die zylindrische Lagerhülse 27 hat an einer Stirnseite einen ringscheibenförmigen Bundbereich 27a ausgebildet. Der Bundbereich 27a sitzt auf dem Plateaubereich 5b. Der Bundbereich 5b ist sandwichartig zwischen dem Lagerring 8 und dem Plateaubereich 5b angeordnet.

[0041] Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1b das erfindungsgemäße Magnetrührwerk 1 mit einer erhöhten ersten Magnetanordnung 11. Betrachtet zur vertikalen Rotationachse R ist die erste Magnetanordnung 11 im Spalttopf 5 im nicht rotierenden Zustand in einem Abstand s höher angeordnet als die zweite Magnetanordnung 13 im Antriebsring 15. In Fig. 1b ist die Magnetkraft F_A der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung 17, 19 geringer als eine Gewichtskraft des Rührkopfs 3. Eine untere Stirnseite des Lagerrings 8 kontaktiert im nicht rotierenden Zustand den Plateaubereich 5b des Spalttopfs 5.

[0042] Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1c eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem Ausführungsbeispiel der Lagerhülse 25 am Rührkopf 3. An der Lagerhülse 25 ist in einem dem Spalttopf 5 zugewandten Abschnitt ein schulterartiger Bundbereich 25a ausgebildet. Die zweite Axial-Magnetanordnung 17 wird über zwei Seiten von der Lagerhülse 25 kontaktiert. Die Lagerhülse 25 und der Lagerring 8 umschließen die zweite Axial-Magnetanordnung 17 gemeinsam allseitig. Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 2 eine Halbschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnetrührwerks 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Axial-Magnetanordnung 17, 19. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 und 1a ist in Fig. 2 die zweite Axial-Magnetanordnung 19 auf dem ringförmigen Abschnitt des Plateaubereichs 5b angeordnet. Die freiliegende zweite Axial-Magnetanordnung 19 ist von der Lagerhülse 27 mit Bundbereich 27a abgedeckt. Im Bundbereich 27a ist auf der dem Plateaubereich 5b zugewandten Stirnseite in einem Fersenbereich eine radial umlaufende Ausnehmung 27b ausgebildet. In der Ausnehmung 27b ist die erste Axial-Magnetanordnung 17 eingesetzt. Eine Unterseite der ersten Axial-Magnetanordnung 17 bildet eine gemeinsame Ebene mit einer Standfläche des Bundbereichs 27a.

[0043] Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 3 das erfindungsgemäße Magnetrührwerk 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Axial-Magnetanordnung 17, 19. In einem unteren Abschnitt des Spalttopfs ist ein Verbindungssockel 29 ausgebildet. Das Magnetrührwerk 1 ist über den Verbindungssockel 29 mit einem Gehäuse des Antriebsmotors (nicht dargestellt) verbunden. Am Verbindungssockel 29 ist unterhalb des Antriebsrings 15 des Rührkopfs 3 ein flanschartiger Absatz 29a ausgebildet. Der flanschartige Absatz 29a bildet einen axialen Anschlag des Antriebsrings 15. In dem flanschartigen Absatz 29a ist die zweite Axial-Magnetanordnung 19 angeordnet. In einer dem flanschartigen Absatz 29a zugewandten Stirnfläche des Antriebsrings 15 ist die erste Axial-Magnetanordnung 17 angeordnet. Der Rührkopf 3 wird über die Magnetkraft F_A der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung 17, 19 in axialer Richtung angehoben.

[0044] Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 4 zwei schematische Darstellungen der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung 17, 19. Die erste und zweite Axial-Magnetanordnung 17, 19 sind entlang der Rotationsachse R übereinander beabstandet angeordnet. Die erste und die zweite Axialmagnetanordnung 17, 19 haben jeweils einen magnetischen Dipol. Eine Polung der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung 17, 19 ist jeweils orthogonal zur Rotationsachse R ausgerichtet und unterteilt die erste und zweite Axialmagnetanordnung 17, 19 jeweils in einen Südpol S und einen Nordpol N. Die Polung der ersten und zweiten Axial-Magnetanordnung 17, 19 ist entgegensetzt angeordnet. In der linken schematischen Darstellung stoßen sich die Nordpole N1 und N2 voneinander ab. In der rechten schematischen Darstellung stoßen sich die Südpole S1 und S2 voneinander ab.

[0045] Weitere Ausführungen und Varianten der Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Ansprüche.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0046] 

1

Magnetrührwerk

3

Rührkopf

4

Flügelelemente

5

Spalttopf

5a

Innenseite des Spalttopfs

5b

Plateaubereich

6

Antriebswelle

7

Lagerzapfen

8

Lagerring

9

Antriebsabschnitt

11

Erste Magnetanordnung

13

Zweite Magnetanordnung

15

Antriebsring

17

Erste Axial-Magnetanordnung

19

Zweite Axial-Magnetanordnung

21

Erste radial umlaufende Nut

23

Zweite radial umlaufende Nut

25

Lagerhülse am Rührkopf

27

Lagerhülse am Lagerzapfen

27a

Bundbereich

27b

Ausnehmung

29

Verbindungssockel

29a

Flanschartiger Absatz

R

Rotationsachse

F_A

Axiale Magnetkraft

s

Abstand

Ansprüche

1. Magnetrührwerk (1) mit einem Rührkopf (3), einem Spalttopf (5) und einem Lagerzapfen (7), wobei der Lagerzapfen (7) als Radiallagerabschnitt auf dem Spalttopf (5) ausgebildet ist, wobei der Spalttopf (5) einen Antriebsabschnitt (9) aufweist, in dem eine drehbare erste Magnetanordnung (11) angeordnet ist, die magnetisch mit einer zweiten Magnetanordnung (13) am Rührkopf (3) gekoppelt ist, die in einem den Antriebsabschnitt (9) umgebenden Antriebsring (15) des Rührkopfes (3) angeordnet ist, wobei der Rührkopf (3) mit dem Lagerzapfen (7) eine radiale Gleitlagerpaarung bildet, wobei eine im Rührkopf (3) angeordnete erste Axial-Magnetanordnung (17) mit einer am Spalttopf (5) angeordneten zweiten Axial-Magnetanordnung (19) eine axial wirkende magnetische Lagerpaarung bildet.

2. Magnetrührwerk (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Axial-Magnetanordnung (17) und/oder die zweite Axial-Magnetanordnung (19) um eine Rotationsachse (R) radial beabstandet ist und konzentrisch zur Rotationsachse (R) ausgerichtet ist.

3. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Magnetanordnung (11) entlang einer Rotationsachse (R) höher angeordnet ist als die zweite Magnetanordnung (13).

4. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rührkopf (3) eine erste radial umlaufende Nut (21) aufweist, wobei die erste Axial-Magnetanordnung (17) in der ersten radial umlaufenden Nut (21) angeordnet ist.

5. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Axial-Magnetanordnung (17) allseitig mediendicht umschlossen ist.

6. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung (19) am Spalttopf (5) zwischen der ersten Magnetanordnung (11) im Antriebsabschnitt (9) und dem Lagerzapfen (7) angeordnet ist.

7. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung (19) allseitig mediendicht umschlossen ist.

8. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Spalttopf (5) eine zweite radial umlaufende Nut (23) ausgebildet ist, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung (19) in der zweiten radial umlaufenden Nut (23) angeordnet ist.

9. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite radial umlaufende Nut (23) an einer der drehbaren ersten Magnetanordnung (11) zugewandten Innenseite (5a) des Spalttopfs(5) oder an einer dem Rührwerk (3) zugewandten Außenseite des Spalttopfs (5) angeordnet ist.

10. Magnetrührwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerzapfen (7) im Abschnitt der Gleitlagerpaarung eine Lagerhülse (27) umfasst.

11. Magnetrührwerk (1) nach Anspruch 10, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung (19) zwischen der Lagerhülse (27) und dem Spalttopf (5) angeordnet ist.

12. Magnetrührwerk (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die zweite Axial-Magnetanordnung (19) von der Lagerhülse (27) und dem Spalttopf (5) allseitig umschlossen ist.

Zeichnung