WO2011100962A1 - Rührwerk - Google Patents

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WO2011100962A1
WO2011100962A1 PCT/DE2011/000151 DE2011000151W WO2011100962A1 WO 2011100962 A1 WO2011100962 A1 WO 2011100962A1 DE 2011000151 W DE2011000151 W DE 2011000151W WO 2011100962 A1 WO2011100962 A1 WO 2011100962A1
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agitator
shaft
agitator shaft
drive motor
drive unit
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PCT/DE2011/000151
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Inventor
Hanspeter Tschamber
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Hanspeter Tschamber
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • B01F27/1125—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades with vanes or blades extending parallel or oblique to the stirrer axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/10—Maintenance of mixers
    • B01F35/145—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means
    • B01F35/146—Working under sterile conditions; Sterilizing the mixer or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/40—Mounting or supporting mixing devices or receptacles; Clamping or holding arrangements therefor
    • B01F35/41—Mounting or supporting stirrer shafts or stirrer units on receptacles
    • B01F35/411—Mounting or supporting stirrer shafts or stirrer units on receptacles by supporting only one extremity of the shaft
    • B01F35/4111—Mounting or supporting stirrer shafts or stirrer units on receptacles by supporting only one extremity of the shaft at the top of the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/22—Mixing of ingredients for pharmaceutical or medical compositions

Definitions

  • the invention relates to a stirrer with a rotatable agitator shaft in a container, are arranged on the stirrers, and with a located outside of the container drive unit for the agitator shaft.
  • Stirrers used in sterile and highly sterile applications e.g. in the pharmaceutical industry, high demands are made, in particular with regard to certain sterility.
  • they On the one hand, they have to be easy to clean and, at the same time, have to be sterilized; on the other hand, deposits, possibilities for contamination, nucleation, etc., should be avoided as far as possible from the outset.
  • the agitator shaft led out of the container is connected to the drive shaft of a separately constructed drive unit, which consists of the actual drive motor and a gear which reduces the speed of the drive motor to the speed required for the agitator.
  • a separately constructed drive unit which consists of the actual drive motor and a gear which reduces the speed of the drive motor to the speed required for the agitator.
  • Junctions between units are always vulnerable to dirt and impurities, they are usually difficult to access and thus difficult to clean and even more difficult to keep sterile.
  • a source of contamination forms e.g. also the transmission oil required for a transmission;
  • the cooling fins of an engine are prone to sedimentation.
  • the object of the invention is to provide such an agitator with a drive unit and connect, that places that are avoided for deposits and impurities and, where possible, their sources and the agitator as a whole, including its drive unit, high requirements Sterility, as they are, for example, but not only made in the pharmaceutical industry, meet the necessary maintenance and cleaning work to make the sterility easier to carry out and less frequent.
  • the drive unit should be scaled down and optimized for sterilization. This is achieved according to the invention in an agitator according to claim 1.
  • the agitator shaft is led out of the agitator tank;
  • the drive unit is mounted on the protruding from the agitator tank part of the agitator shaft and fixedly connected to the pierced by the agitator shaft container wall;
  • the bearings of the agitator shaft and the seal of the interior of the agitator vessel in the region of the implementation of the agitator shaft are integrated through the container wall in the drive unit.
  • the agitator shaft is therefore also the drive shaft of the drive unit and can e.g. also be integrally formed with her.
  • the drive unit has a drive motor which is mounted on the part of the agitator shaft led out of the agitator vessel and held between a lower and an upper bearing flange and is fixedly connected to the container wall.
  • bearings of the agitator shaft are arranged directly above and below the drive motor in bearing flanges in recesses provided for this, these bearings are integrated into the drive unit, which contributes to a compact, space-saving design and whereby a good storage of the agitator shaft is achieved.
  • the agitator preferably has gas-tight power supply lines to the drive motor.
  • a first bearing of the agitator shaft is directly below the drive motor and a second bearing is also arranged below the drive motor at the optimized distance from the first bearing, and a split pot is arranged between the rotor and stator, through which the agitator container is hermetically sealed ,
  • the containment shell may consist of a fiber-reinforced plastic or high-alloyed stainless steel.
  • the drive motor is a torque motor;
  • the rotor carrying the permanent magnets can be fixedly connected to the part of the agitator shaft protruding from the agitator vessel via a bush by a shrink disk or a clamping ring, and its stator carrying the windings can be held between the bearing flanges.
  • a torque motor is a gearless direct drive with high torque and relatively low speeds and is ideally suited for precise direct drives, its speed can be easily adjusted to a desired or required speed easily. Since there is no gear, no gear oil is needed and so excluded a source of pollution. He also meets a small, space-saving design.
  • the drive or torque motor may be enclosed by a cylindrical housing which is fixedly connected to the bearing flanges and whose outer surface is flush with the outer surfaces of the bearing flanges.
  • an annular adapter plate surrounding the agitator shaft leading out of the agitator vessel may be fixedly connected to the vessel, preferably by screwing.
  • the upper bearing flange, the housing of the drive motor and the lower bearing flange can be firmly connected by means of screws passing through them with the adapter plate. If the outer surfaces of the bearing flanges, the housing and the adapter plate are aligned with each other, a closed, interrupted only by sealing rings outer surface can be formed, with which sterility can be easily produced.
  • a mounting plate may be disposed between the adapter plate and the lower bearing flange, which is fixedly connected by the screws to the lower bearing flange and the adapter plate and whose outer surface is aligned with the outer surfaces of the adapter plate, the lower and upper bearing flange and the housing, so that Together they form a closed, interrupted only by sealing rings outer surface.
  • the adapter plate is sealed against the container wall and against the mounting plate or the lower bearing flange by seals and the mounting plate or the lower bearing flange is sealed against the agitator shaft.
  • the seal of the interior of the agitator container is integrated into the drive unit.
  • the drive unit can be sealed upwards by a cover, and with this cover a supply unit can be connected, which thus forms a structural unit with the drive unit and has supply lines for gaseous and / or liquid media.
  • the feeder unit is included in the compact, space-saving overall construction.
  • the feed unit can be a rotary feedthrough.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive agitator with drive unit
  • Fig. 2 is a cross-section along the line C - C in Fig. 1 and
  • Fig. 3 is a longitudinal section through the drive unit of FIG. 1 in a larger scale.
  • the agitator shaft 2 rotatable therein, which alternately supports stirring blades 3 and gassing elements 4 in several planes.
  • One of the number of gassing elements 4 corresponding number of bushings 5 in the agitator shaft 2 bind- ren from the top to the gassing 4; Gaseous and / or liquid media are thus introduced from above through the passages 5 and via the gassing elements 4 into the container 1.
  • the agitator shaft 2 may also be a hollow shaft, from the cavity then branches lead to the Bega- sungs instituten 4. For a uniform fumigation in the entire agitator 1 but an individual gas supply to the gassing 4 in the different levels of advantage.
  • the agitator container 1 is open in the illustrated embodiment, initially and preferably over its entire diameter and is sealed by a container lid 6, the diameter of which is then equal to the diameter of the agitator tank 1; In any case, to be closed by the container lid 6 opening of the agitator tank 1 should be large enough so that the agitator shaft 2 can be introduced together with the already mounted on her agitator blades 3 and gassing elements 4 during assembly through this opening.
  • the agitator shaft 2 is led out through the container lid 6, which forms a part of the container wall, and on the protruding from the agitator 1 part of the agitator shaft 2, the drive unit or the drive motor 9 of the agitator is mounted directly and by screwing 8 with the container lid. 6 connected.
  • Agitator shaft 2 and drive shaft of the drive motor 9 of the drive unit are thus formed as a one-piece component.
  • Concentrically arranged above the drive unit or the drive motor 9 is the supply unit 7 for gaseous and / or liquid media, which likewise encloses the outgoing agitator and drive shaft 2 and is preferably firmly connected to the drive unit or the drive motor 9.
  • the drive motor 9 is advantageously a torque motor 9. This has the advantage that it can be used as a gearless direct drive. It can be down-regulated to a favorable for a stirrer, low speed and has a desired, high torque. Since a gearbox is not available, no gear oil is needed, which could be a source of contamination or impurities.
  • the permanent magnet rotor 10 of the torque motor 9 is supported by a bushing 11 by means of a Shrink disc 12 or alternatively by means of a clamping ring (not shown) with the agitator shaft 2, which is also the drive shaft of the torque motor 9, connected.
  • the stator 13 carrying the windings of the torque motor 9 is held between bearing flanges 14, 14 ', which are sealed against the agitator shaft 2 led out of the container 1.
  • the drive or torque motor 9 is enclosed by a cylindrical housing 15 which rests sealed on the lower bearing flange 14. On the housing 15 in turn is also sealed the upper bearing flange 14 'on.
  • annular cover 20 resting on the upper bearing flange 14 ' is sealed against the agitator shaft 2 passed through it and the upper bearing flange 14' and closes the drive unit 9 upwards.
  • grooves 21 are provided for a water cooling; This can be dispensed with cooling ribs on the drive motor 9, between which deposits and dirt could form. Alternatively, these grooves 21 may also be provided in the inner wall of the housing 15.
  • the bearings 22 of the agitator shaft 2 are also integrated according to the invention in the Antriebseihheit 9, are outside of the agitator 1 and are immediately above and below the drive or torque motor 9 in designated recesses 23 of the bearing flanges 14, 14th 'arranged and sealed.
  • a first bearing of the agitator shaft 2 immediately below the drive motor 9 and a second bearing ger also be arranged below the drive motor 9 but at the optimized distance from the first bearing, and between the rotor and the stator of the drive motor, a split pot can be arranged, through which the container interior is hermetically sealed.
  • a containment shell may preferably consist of fiber-reinforced plastic or high-alloyed stainless steel.
  • a rotary feedthrough 24 forming the feed unit 7 is mounted on the cover 20 terminating the drive unit or the drive motor 9 and consisting of a plurality of superimposed mounting disks 25 surrounding the agitator shaft 2, which seals against each other and against the agitator shaft 2 are and have in the passages 5 of the agitator shaft 1 opening leads 26 for the introduced into the agitator 1 gaseous and / or liquid medium.
  • the passages 5 through the agitator shaft 2 are closed at the upper ends by plugs 27.
  • a cover 28 closes the rotary leadthrough 24 altogether tightly upwards.
  • the medium to be introduced is introduced through the feed unit 7 and through the drive unit or the drive motor 9 into the agitator vessel 1.
  • the outer surfaces of the drive unit 9, so the housing 15, the bearing flanges 14, 14 ', the adapter plate 16, the mounting plate 18 and the cover 20 together with the outer surfaces of the feed unit 7 and the mounting plates 25 of the rotary feedthrough 24 a smooth, closed, only interrupted by sealing rings, sterile or slightly sterile surface to be kept;
  • these components are made of stainless steel.
  • the entire drive unit 9 with integrated bearing 22 for the agitator shaft 2 and integrated sealing of the interior of the agitator 1 on the container lid 6 and the agitator shaft 2 together with the feed unit 7 on the later protruding from the agitator tank 1 Part of the agitator shaft 2 are mounted and bolted via the adapter plate 16 with the container lid 6 firmly.
  • the stirring blades 3 and the gassing elements 4 can advantageously be mounted outside of the agitator vessel 1 on the agitator shaft 2.
  • the stirrer according to the invention is particularly suitable for use in highly sterile processes. If required, the entire interior space can be cleaned in a highly sterile manner, for example by means of steam, which can also be introduced through the feed unit 7. By using only stainless steel for the entire agitator including the feed unit 7, the agitator can be heated as a solid mixer, unheated or cooled or used as a dryer (heated).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

Bei einem Rührwerk mit einer in einem Rührwerkbehälter (1) drehbaren Rührwerkwelle (2), an der Rührorgane angeordnet sind, und das mit einer außerhalb des Rührwerkbehälters (1) befindlichen Antriebseinheit (9) für die Rührwerkwelle (2) und mit Zuführungen (26) für gasförmige und/oder flüssige Medien ausgestattet ist, ist die Rührwerkwelle (2) aus dem Rührwerkbehälter (1) herausgeführt. Die Antriebseinheit (9) ist dabei auf dem aus dem Rührwerkbehälter (1) herausragenden Teil der Rührwerkwelle (2) montiert und mit der von der Rührwerkwelle (2) durchstoßenen Behälterwand fest verbunden. Die Lager (22) der Rührwerkwelle (2) und die Abdichtung (19) des Innenraums des Rührwerkbehälters (1) im Bereich der Durchführung der Rührwerkwelle (2) durch die Behälterwand sind in die Antriebseinheit (9) integriert. Es wird damit eine kompakte, Platz sparende Bauweise erreicht, mit der auch hohen Anforderungen an Sterilität gerecht werden

Description

Rührwerk
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rührwerk mit einer in einem Behälter drehbaren Rührwerkwelle, an der Rührorgane angeordnet sind, und mit einer außerhalb des Behälters befindlichen Antriebseinheit für die Rührwerkwelle. An Rührwerke, die in sterilen und hochsterilen Anwendungsbereichen, z.B. in der pharmazeutischen Industrie, eingesetzt werden, werden hohe Anforderungen, insbesondere hinsichtlich sicher zu gewährender Sterilität gestellt. Sie müssen einerseits leicht zu reinigen und dabei steril zu machen sein, andererseits sollen Ablagerungen, Möglichkeiten der Verschmutzung, der Keimbildung usw. von vornher- ein weitgehendst vermieden werden.
Bei bekannten Rührwerken ist die aus dem Behälter herausgeführte Rührwerkwelle mit der Antriebswelle einer separat bauenden Antriebseinheit verbunden, die aus dem eigentlichen Antriebsmotor und einem Getriebe besteht, welches die Drehzahl des Antriebsmotors auf die für das Rührwerk erforderliche Drehzahl herabsetzt. Verbindungsstellen zwischen Baueinheiten sind immer anfällig für Schmutzablagerungen und Verunreinigungen, sie sind meist schwer zugänglich und damit schlecht zu reinigen und erst recht nur schwer steril zu halten. Eine Quelle für Verschmutzungen bildet z.B. auch das für ein Getriebe erforderliche Getriebeöl; die Kühlrippen eines Motors sind anfällig für Ablagerungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rührwerk derart mit einer Antriebseinheit zu versehen und zu verbinden, dass Stellen, die für Ablagerungen und Verunreinigungen und, soweit wie möglich, auch deren Quellen vermieden werden und das Rührwerk insgesamt, also einschließlich seiner Antriebseinheit, hohen Erfordernissen an Sterilität, wie sie beispielsweise, aber nicht nur in der pharmazeutischen Industrie gestellt werden, gerecht wird, dabei notwendige Wartungs- und Reinigungsarbeiten zur Herstellung der Sterilität leichter ausführbar und weniger häufig vorzunehmen sind. Die Antriebseinheit soll verkleinert und steriltechnisch opti- miert werden. Erfindungsgemäß wird dies erreicht bei einem Rührwerk nach Anspruch 1.
Bei einem Rührwerk der eingangs genannten Art ist die Rührwerkwelle aus dem Rührwerkbehälter herausgeführt; dabei ist die Antriebseinheit auf dem aus dem Rührwerkbehälter herausragenden Teil der Rührwerkwelle montiert und mit der von der Rührwerkwelle durchstoßenen Behälterwand fest verbunden; zugleich sind die Lager der Rührwerkwelle und die Abdichtung des Innenraums des Rührwerkbehälters im Bereich der Durchführung der Rührwerkwelle durch die Behälterwand in die Antriebseinheit integriert. Die Rührwerkwelle ist also zugleich auch Antriebswelle der Antriebseinheit und kann z.B. auch einstückig mit ihr ausgebildet sein. Dadurch und durch die Verbindung der Antriebseinheit mit der Behälterwand wird ein kompakter, Platz sparender Aufbau erreicht; der insgesamt leicht steril zu halten ist. Die Antriebseinheit weist nach einer Ausführungsform einen Antriebsmotor auf, der auf dem aus dem Rührwerkbehälter herausgeführten Teil der Rührwerkwelle montiert und zwischen einem unteren und einem oberen Lagerflansch gehalten ist und mit der Behälterwand fest verbunden ist.
Indem die Lager der Rührwerkwelle unmittelbar oberhalb und unterhalb des Antriebsmotors in Lagerflanschen in dafür vorgesehenen Ausnehmungen angeordnet sind, werden diese Lager in die Antriebseinheit integriert, was zu einem kompakten, Raum sparenden Aufbau beiträgt und wodurch eine gute Lagerung der Rührwerkwelle erreicht wird.
Das Rührwerk weist vorzugsweise gasdichte Stromzuführungen zum Antriebsmotor auf.
Nach einer anderen Ausführungsform ist ein erstes Lager der Rührwerkwelle un- mittelbar unterhalb des Antriebsmotors und ein zweites Lager ist im optimierten Abstand zum ersten Lager ebenfalls unterhalb des Antriebsmotors angeordnet, und ein Spalttopf ist zwischen Rotor und Stator angeordnet, durch den der Rührwerkbehälter hermetisch abgeschlossen ist. Der Spalttopf kann aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus hochlegiertem Edelstahl bestehen.
Bevorzugt ist der Antriebsmotor ein Torquemotor; dabei kann dessen die Perma- nentmagnete tragender Rotor über eine Buchse durch eine Schrumpfscheibe oder einen Klemmring mit dem aus dem Rührwerkbehälter herausragenden Teil der Rührwerkwelle fest verbunden sein und sein die Wicklungen tragender Stator kann zwischen den Lagerflanschen gehalten sein. Ein Torquemotor ist ein getriebeloser Direktantrieb mit hohen Drehmomenten und relativ kleinen Drehzahlen und eignet sich in idealer Weise für präzise Direktantriebe, seine Drehzahl lässt sich vorteilhaft auf eine erwünschte oder geforderte Drehzahl problemlos abre- geln. Da kein Getriebe vorhanden ist, wird auch kein Getriebeöl benötigt und so eine Quelle der Verschmutzung ausgeschlossen. Auch kommt er einer kleinen, Platz sparenden Bauweise entgegen.
Der Antriebs- oder Torquemotor kann von einem zylinderförmigen Gehäuse umschlossen sein, das mit den Lagerflanschen fest verbunden ist und dessen Außenfläche mit den Außenflächen der Lagerflansche fluchtet. Zur Montage kann eine die aus dem Rührwerkbehälter herausgeführte Rührwerkwelle umgebende, ringförmige Adapterplatte vorzugsweise durch Verschraubun- gen fest mit dem Behälter verbunden sein. Der obere Lagerflansch, das Gehäuse des Antriebsmotors und der untere Lagerflansch können mittels durch sie hindurchgehender Schrauben mit der Adapterplatte fest verbunden sein. Wenn die Außenflächen der Lagerflansche, des Gehäuses und der Adapterplatte miteinander fluchten, kann eine geschlossene, nur durch Dichtringe unterbrochene Außenfläche gebildet werden, mit der sich Sterilität leicht herstellen lässt.
Zwischen der Adapterplatte und dem unteren Lagerflansch kann zusätzlich eine Montageplatte angeordnet sein, die durch die Schrauben mit dem unteren Lagerflansch und der Adapterplatte fest verbunden ist und deren Außenfläche mit den Außenflächen der Adapterplatte, des unteren und des oberen Lagerflansches und des Gehäuses fluchtet, so dass sie gemeinsam eine geschlossene, nur durch Dichtringe unterbrochene Außenfläche bilden. Im Bereich der Durchführung der Rührwerkwelle durch die Behälterwand ist die Adapterplatte gegen die Behälterwand und gegen die Montageplatte oder den unteren Lagerflansch durch Dichtungen abgedichtet und die Montageplatte oder der untere Lagerflansch ist gegen die Rührwerkwelle abgedichtet. So ist die Abdich- tung des Innenraums des Rührwerkbehälters in die Antriebseinheit integriert.
Die Antriebseinheit kann nach oben durch einen Deckel dicht abgeschlossen sein, und mit diesem Deckel kann eine Zuführungseinheit verbunden sein, die so mit der Antriebseinheit eine Baueinheit bildet und Zuleitungen für gasförmige und/oder flüssige Medien aufweist. So wird die Zuführungseinheit in den kompakten, Platz sparenden Gesamtaufbau mit eingeschlossen. Die Zuführungseinheit kann eine Drehdurchführung sein.
Für jedes auf der Rührwerkwelle zu montierende Rührorgan können zwei koni- sehe Sitze auf der Rührwerkwelle und zwei konische Sitze in der Nabe des Rührorgans angedreht sein. So können die Naben axial auf die Rührwerkwelle mechanisch aufgepresst werden. Die konischen Sitze wirken selbsthemmend. Das Drehmoment des Antriebsmotors wird komplett übertragen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der anhängenden Zeichnung beispielhaft genauer beschrieben es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rührwerk mit Antriebseinheit,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie C - C in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Antriebseinheit nach Fig. 1 in einem größeren Maßstab.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rührwerk mit dem Rührwerkbehälter 1 , der darin drehbaren Rührwerkwelle 2, die in mehreren Ebenen abwechselnd Rührblätter 3 und Begasungselemente 4 trägt. Eine der Anzahl der Begasungselemente 4 entsprechende Anzahl von Durchführungen 5 in der Rührwerkwelle 2 füh- ren von oben zu den Begasungselementen 4; gasförmige und/oder flüssige Medien werden also von oben durch die Durchführungen 5 und über die Begasungselemente 4 in den Behälter 1 eingeleitet. Im Prinzip kann die Rührwerkwelle 2 auch eine Hohlwelle sein, aus deren Hohlraum dann Abzweigungen zu den Bega- sungselementen 4 führen. Für eine gleichmäßige Begasung im gesamten Rührwerkbehälter 1 ist aber eine individuelle Gaszuführung zu den Begasungselementen 4 in den verschiedenen Ebenen von Vorteil. Der Rührwerkbehälter 1 ist in der dargestellten Ausführungsform nach oben zunächst und bevorzugt über seinen gesamten Durchmesser offen und wird durch einen Behälterdeckel 6 dicht verschlossen, dessen Durchmesser dann auch gleich dem Durchmesser des Rührwerkbehälters 1 ist; in jedem Fall soll die durch den Behälterdeckel 6 zu verschließende Öffnung des Rührwerkbehälters 1 groß genug sein, damit die Rührwerkwelle 2 zusammen mit den bereits auf ihr montierten Rührblättern 3 und Begasungselementen 4 bei der Montage durch diese Öffnung eingeführt werden kann. Die Rührwerkwelle 2 ist durch den Behälterdeckel 6, der einen Teil der Behälterwand bildet, herausgeführt, und auf dem aus dem Rührwerkbehälter 1 herausragenden Teil der Rührwerkwelle 2 ist die Antriebseinheit bzw. der Antriebsmotor 9 des Rührwerks direkt gelagert und durch Verschraubungen 8 mit dem Behälterdeckel 6 verbunden. Rührwerkwelle 2 und Antriebswelle des Antriebsmotors 9 der Antriebseinheit sind also als einstückiges Bauteil ausgebildet. Über der Antriebseinheit bzw. dem Antriebsmotor 9 konzentrisch angeordnet ist die Zuführungseinheit 7 für gasförmige und/oder flüssige Medien, die ebenfalls die herausgeführte Rührwerk- und Antriebswelle 2 umschließt und mit der Antriebseinheit bzw. dem Antriebsmotor 9 vorzugsweise fest verbunden ist.
Der Antriebsmotor 9 ist vorteilhafterweise ein Torquemotor 9. Dieser hat den Vorteil, dass er als getriebeloser Direktantrieb eingesetzt werden kann. Er kann auf eine für ein Rührwerk günstige, niedrige Drehzahl herabgeregelt werden und weist ein erwünschtes, hohes Drehmoment auf. Da ein Getriebe nicht vorhanden ist, wird auch kein Getriebeöl benötigt, das Quelle für Verschmutzungen oder Verunreinigungen sein könnte.
Wie deutlicher in Fig. 3 zu erkennen ist, ist der mit Permanentmagneten bestückte Rotor 10 des Torquemotors 9 getragen von einer Buchse 11 mit Hilfe einer Schrumpfscheibe 12 oder alternativ mit Hilfe eines Klemmrings (nicht dargestellt) mit der Rührwerkwelle 2, die auch die Antriebswelle des Torquemotors 9 ist, verbunden. Der die Wicklungen des Torquemotors 9 tragende Stator 13 ist zwischen Lagerflanschen 14, 14' gehalten, die gegen die aus dem Behälter 1 herausge- führte Rührwerkwelle 2 abgedichtet sind. Der Antriebs- bzw. Torquemotor 9 ist von einem zylinderförmigen Gehäuse 15 umschlossen, das abgedichtet auf dem unteren Lagerflansch 14 ruht. Auf dem Gehäuse 15 wiederum liegt ebenfalls abgedichtet der obere Lagerflansch 14' auf. Mit dem Behälterdeckel 6 ist eine die herausgeführte Rührwerkwelle 2 umgebende, massive, gegen den Behälterdeckel 6 durch O-Ringe abgedichtete Adapterplatte 16 verschraubt, und mit dieser ist das Gehäuse 15 des Torquemotors 9 durch Schrauben 17 fest verbunden. Zwischen der Adapterplatte 16 und dem unteren Lagerflansch 14 kann eine Montageplatte 18 angeordnet sein, die gegen die Adapterplatte 16, gegen den unteren Lagerflansch 14 und gegen die Rührwerkwelle 2 durch Dichtungen 19 abgedichtet ist. Damit wird eine Abdichtung des Innenraums des Rührwerkbehälters 1 außerhalb des Rührwerkbehälters 1 erreicht, was für die geforderte Sterilität des Behälterinnenraums von Vorteil ist, denn Abdichtungen innerhalb des Behälterinnenraums fallen weg, seine Abdichtung ist in die Antriebseinheit bzw. den Antriebsmotor 9 integriert. Ein auf dem oberen Lagerflansch 14' ruhender, ringförmiger Deckel 20 ist gegen die durch ihn hindurchgeführte Rührwerkwelle 2 und den oberen Lagerflansch 14' abgedichtet und schließt die Antriebseinheit 9 nach oben ab. In der Außenfläche des Stators 13 sind Rillen 21 für eine Wasserkühlung vorgesehen; damit kann auf Kühlrippen am Antriebsmotor 9, zwischen denen sich Ablagerungen und Verschmutzungen bilden könnten, verzichtet werden. Alternativ können diese Rillen 21 auch in der Innenwand des Gehäuses 15 vorgesehen sein.
Die Lager 22 der Rührwerkwelle 2, vorzugsweise Rillenkugellager, sind nach der Erfindung ebenfalls in die Antriebseihheit 9 integriert, befinden sich außerhalb des Rührwerkbehälters 1 und sind unmittelbar oberhalb und unterhalb des Antriebs- bzw. Torquemotors 9 in dafür vorgesehenen Ausnehmungen 23 der Lagerflansche 14, 14' angeordnet und abgedichtet.
Nach einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann ein erstes Lager der Rührwerkwelle 2 unmittelbar unterhalb des Antriebsmotors 9 und eine zweites La- ger ebenfalls unterhalb des Antriebsmotors 9 aber im optimierten Abstand zum ersten Lager angeordnet sein, und zwischen Rotor und Stator des Antriebsmotors kann ein Spalttopf angeordnet sein, durch den der Behälterinnenraum hermetisch abgeschlossen wird. Ein solcher Spalttopf kann bevorzugt aus faserverstärktem Kunststoff oder aus hochlegiertem Edelstahl bestehen.
Um die hermetische Abdichtung des Behälterinnenraums zu gewährleisten, erfolgt die Stromversorgung des Antriebsmotors über gasdichte Stromzuführungen. Nach der dargestellten Ausführungsform ist auf dem die Antriebseinheit bzw. den Antriebsmotor 9 nach oben abschließenden Deckel 20 eine die Zuführungseinheit 7 bildende Drehdurchführung 24 montiert, die aus mehreren übereinander angeordneten, die Rührwerkwelle 2 umgebenden Montagescheiben 25 besteht, welche gegeneinander und gegen die Rührwerkwelle 2 abgedichtet sind und die in die Durchführungen 5 der Rührwerkwelle 1 mündende Zuleitungen 26 für das in den Rührwerkbehälter 1 einzubringende gasförmige und/oder flüssige Medium aufweisen. Die Durchführungen 5 durch die Rührwerkwelle 2 sind an deren oberen Enden durch Stopfen 27 verschlossen. Eine Abdeckung 28 schließt die Drehdurchführung 24 insgesamt dicht nach oben ab. Das einzubringende Medium wird durch die Zuführungseinheit 7 und durch die Antriebseinheit bzw. den Antriebsmotor 9 hindurch in den Rührwerkbehälter 1 eingeleitet.
Bei dem dargestellten, erfindungsgemäßen Rührwerk bilden die Außenflächen der Antriebseinheit 9, also des Gehäuses 15, der Lagerflansche 14, 14', der Adapterplatte 16, der Montageplatte 18 und des Deckels 20 zusammen mit den Außenflächen der Zuführungseinheit 7 bzw. der Montagescheiben 25 der Drehdurchführung 24 eine glatte, geschlossene, nur durch Dichtringe unterbrochene, sterile öder leicht steril zu haltende Oberfläche; bevorzugt bestehen diese Bauteile aus Edelstahl.
Bei der Montage kann die gesamte Antriebseinheit 9 mit integrierter Lagerung 22 für die Rührwerkwelle 2 und integrierter Abdichtung des Innenraums des Rührwerkbehälters 1 am Behälterdeckel 6 und der Rührwerkwelle 2 zusammen mit der Zuführungseinheit 7 auf dem später aus dem Rührwerkbehälter 1 herausragenden Teil der Rührwerkwelle 2 montiert werden und über die Adapterplatte 16 mit dem Behälterdeckel 6 fest verschraubt werden. Infolge des erfindungsgemäßen Aufbaus können die Rührblätter 3 und die Begasungselemente 4 vorteilhaft außerhalb des Rührwerkbehälters 1 auf der Rührwerkwelle 2 montiert werden. Erst danach wird die Rührwerkwelle 2 mit den montierten Rührblättern 3 und Begasungselementen 4 bis zum Anschlag des Behälterdeckels 6 auf der Behälterwand in den Rührwerkbehälter 1 eingeführt und der Rührwerkbehälter 1 mit dem Behälterdeckel 6 dicht verschlossen. Für die Montage der Rührblätter 3 und der Begasungselemente 4 auf der Rührwerkwelle 2 können vorzugsweise für jedes der Elemente zwei konische Sitze auf der Rührwerkwelle 2 und ebenso zwei konische Sitze in der Nabe der Elemente angedreht werden. So können die Naben axial auf die Rührwerkwelle 2 mechanisch aufgepresst werden. Die konischen Sitze wirken selbsthemmend. Das Drehmoment des Antriebsmotors wird komplett übertragen.
Das erfindungsgemäße Rührwerk eignet sich besonders für den Einsatz bei hochsterilen Prozessen. Der gesamte Innenraum kann bei Bedarf z.B. mittels Dampf, der ebenfalls durch die Zuführungseinheit 7 eingeleitet werden kann, hochsteril gereinigt werden. Durch die Verwendung ausschließlich von Edelstahl für das gesamte Rührwerk einschließlich der Zuführungseinheit 7 kann das Rührwerk auch als Feststoffmischer beheizt, unbeheizt oder gekühlt oder als Trockner (beheizt) eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Rührwerkbehälter
2 Rührwerkwelle
3 Rührblätter
4 Begasungselemente
5 Durchführungen
6 Behälterdeckel
7 Zuführungseinheit
8 Verschraubungen
9 Antriebseinheit, Antriebsmotor, Torquemotor
10 Rotor
11 Buchse
12 Schrumpfscheibe
13 Stator
14 Lagerflansche
15 Gehäuse
16 Adapterplatte
17 Schrauben
18 Montageplatte
19 Dichtungen
20 Deckel
21 Rillen
22 Lager
23 Ausnehmungen
24 Drehdurchführung
25 Montagescheiben
26 Zuleitungen
27 Stopfen
28 Abdeckung

Claims

Rührwerk Patentansprüche
1. Rührwerk mit einer in einem Rührwerkbehälter drehbaren Rührwerkwelle, an der Rührorgane angeordnet sind, mit einer außerhalb des Rührwerkbehälters befindlichen Antriebseinheit für die Rührwerkwelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkwelle (2) aus dem Rührwerkbehälter (1) herausgeführt ist, dass die Antriebseinheit (9) auf dem aus dem Rührwerkbehälter (1) herausragenden Teil der Rührwerkwelle (2) montiert und mit der von der Rührwerkwelle (2) durchstoßenen Behälterwand fest verbunden ist und dass die Lager (22) der Rührwerkwelle (2) und die Abdichtung (19) des Innenraums des Rührwerkbehälters (1) im Bereich der Durchführung der Rührwerkwelle (2) durch die Behälterwand in die Antriebseinheit (9) integriert sind.
2. Rührwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (9) einen Antriebsmotor (9) aufweist, der auf dem aus dem Rührwerkbehälter (1) herausgeführten Teil der Rührwerkwelle (2) montiert und zwischen einem unteren und einem oberen Lagerflansch (14, 14') gehalten ist und mit der Behälterwand oder dem Behälterdeckel (6) fest verbunden ist.
3. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (22) der Rührwerkwelle (2) unmittelbar oberhalb und unterhalb des Antriebsmotors (9) in den Lagerflanschen (14, 14') in dafür vorgesehenen Ausnehmungen angeordnet sind.
4. Rührwerk nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch gasdichte
Stromzuführungen zum Antriebsmotor (9).
5. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lager der Rührwerkwelle (2) unmittelbar unterhalb des Antriebsmotors (9) und ein zweites Lager im optimierten Abstand zum ersten Lager ebenfalls un- terhalb des Antriebsmotors (9) angeordnet ist und dass ein Spalttopf zwischen Rotor und Stator angeordnet ist, durch den der Rührwerkbehälter (1) hermetisch abgeschlossen ist.
6. Rührwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus hochlegiertem Edelstahl besteht.
7. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (9) ein Torquemotor (9) ist, dass dessen die Permanentmagnete tragender Rotor (19) über eine Buchse (11) durch eine Schrumpfscheibe (12) oder einen Klemmring mit dem aus dem Rührwerkbehälter (1) herausragenden Teil der Rührwerkwelle (2) fest verbunden ist und dessen die Wicklungen tragender Stator (13) zwischen den Lagerflanschen (14, 14') gehalten ist.
8. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (9) von einem zylinderförmigen Gehäuse (15) umschlossen ist, das mit den Lagerflanschen (14, 14') fest verbunden ist und dessen Außenfläche mit den Außenflächen der Lagerflansche (14, 14') fluchtet.
9. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine die aus dem Rührwerkbehälter (1 ) herausgeführte Rührwerkwelle (2) umgebende, ringförmige Adapterplatte (16) durch Verschraubungen (8) fest mit dem Rührwerkbehälter (1) verbunden ist, dass der obere Lagerflansch (14'), das Gehäuse (15) des Antriebsmotors (9) und der untere Lagerflansch (14) mittels durch sie hindurchgehende Schrauben (17) mit der Adapterplatte (16) fest verbunden sind und däss die Außenflächen der Lagerflansche (14, 14'), des Gehäuses (15) und der Adapterplatte (16) miteinander fluchten bzw. eine geschlossene, nur durch Dichtringe unterbrochene Außenfläche bilden.
10. Rührwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Adapterplatte (16) und dem unteren Lagerflansch (14) eine Montageplatte (18) angeordnet ist, die durch die Schrauben (17) mit dem unteren Lagerflansch (14) und mit der Adapterplatte (16) fest verbunden ist und deren Außenfläche mit den Außenflächen der Adapterplatte (16), dem unteren und dem oberen Lagerflansch (14, 14') und dem Gehäuse (15) fluchtet und mit diesen eine geschlossene, nur durch Dichtringe unterbrochene Außenfläche bildet.
11. Rührwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Durchführung der Rührwerkwelle (2) durch die Behälterwand die Adapterplatte (16) gegen die Behälterwand und gegen die Montageplatte (18) oder den unteren Lagerflansch (14) durch Dichtungen (19) abgedichtet ist und die Montageplatte (18) oder der untere Lagerflansch (14) gegen die Rührwerkwelle (2) abgedichtet ist.
12. Rührwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (9) nach oben durch einen Deckel (20) dicht abgeschlossen ist und mit dem Deckel (20) eine Zuführungseinheit (7) verbunden ist, die mit der Antriebseinheit (9) eine Baueinheit bildet und Zuleitungen (26) für gasförmige und/oder flüssige Medien aufweist.
13. Rührwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungseinheit (7) eine Drehdurchführung ist.
14. Rührwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für jedes auf der Rührwerkwelle (2) zu montierende Rührorgan zwei konische Sitze auf der Rührwerkwelle (2) und zwei konische Sitze in der Nabe eines jeden Rührorgans angedreht sind.
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