DE3705814C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dispergiergerät mit einem Rühr­ finger oder dgl. aufweisenden Rotor, der einen verhältnis­ mäßig geringen Außendurchmesser aufweist und im Betrieb verhältnismäßig hochtourig umläuft, mit einer Antriebswelle, die an ihrem einen Ende mit einem Antrieb verbindbar ist und an ihrem anderen Ende den Rotor trägt, mit einem einen verhältnismäßig geringen Außendurchmesser aufweisenden Stator-Schaftrohr, das die Antriebswelle und den Rotor umgibt und das im Bereich des Rotors Seitenöffnungen auf­ weist, und mit einem zur Lagerung der Antriebswelle in dem Stator-Schaftrohr dienenden Lager, das antriebsseitig in der Nähe des Rotors angeordnt ist.

Solche bekannten Dispergiergeräte (vgl. Prospekt der Fa. Janke & Kunkel Seite 4 vom 16. 06. 1986) arbeiten mit vergleichsweise hohen Drehzahlen, um im Bereich des Rotors Umfangsgeschwindigkeiten zu erzielen, die nach Möglichkeit bei etwa 20 m/s liegen sollen, um ein gutes Dispergier­ ergebnis zu erreichen.

Zum Dispergieren wird das den Rotor aufweisende Schaftrohr­ ende in ein Reagenzgefäß od. dgl. eingetaucht, um dann das darin befindliche flüssige Stoffgemisch zu dispergieren. Häufig befinden sich sehr geringe zu dispergierende Flüssig­ keitsmengen in entsprechend kleinen Gefäßen, z. B. Eppendorf-Röhrchen oder Zentrifugen-Röhrchen, wobei das Problem besteht, daß mit den vorhandenen Dispergiergeräten mit Schaftrohren von z. B. 8 mm Außen­ durchmesser ein Einführen in diese Gefäße nicht immer möglich ist. Andererseits ist ein Umfüllen in Gefäße mit größerem Querschnitt umständlich und ergibt bei geringen Flüssigkeitsmengen auch zu geringe Füllhöhen für das Dispergieren.

Es wurde deshalb schon versucht, dieses Problem durch entsprechende Verkleinerung des Außendurchmessers des Schaftrohres und des Rotors zu lösen. Unter Beachtung der erwünschten Umfangsgeschwindigkeit erfordert dies jedoch Rotordrehzahlen, die über 30 000/min liegen. Gerade bei solchen hohen Drehzahlen wurde verstärkt festgestellt, daß zunehmend mit der Drehzahl Dispergier­ flüssigkeit in das Schaftrohr zwischen dieses und die Antriebswelle gesaugt wurde und zum Teil bis in den Bereich des Antriebs hochstieg. Dieser unerwünschte Effekt wird auf Schwingungen der Antriebswelle zurück­ geführt.

Bei üblichen Dispergiergeräten wurden deshalb auch schon Schleuderscheiben, Pumpflügel, Schnecken und dgl. ver­ wendet, um ein Hochsteigen der Flüssigkeit zwischen der Rotor-Antriebswelle und dem Schaftrohr zu vermeiden. Über 30 000/min haben sich diese Maßnahmen jedoch weitgehend als unwirksam erwiesen und außerdem sind sie auch bei den erwünschten Außendurchmessern des Schaft­ rohres unter 8 mm aus Platzgründen praktisch nicht unterbringbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Disper­ giergerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das insbesondere auch bei kleinem Außendurchmesser des Schaftrohres unter 8 mm und entsprechend hohen Drehzahlen über 30 000 U/min den vorerwähnten Saugeffekt nicht aufweist oder diesen zumindest reduziert. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbe­ sondere vorgeschlagen, daß die Antriebswelle einen Bereich aufweist, in dem sie sich bis zu dem Lager hin stetig er­ weitert.

Durch diese konstruktive Maßnahme konnte in überraschender Weise festgestellt werden, daß auch bei sehr hohen Dreh­ zahlen von z. B. 50 000/min, ein Ansaugen von Disper­ gierflüssigkeit zumindest weitestgehend vermieden wird. Dadurch eröffnet sich erst die Möglichkeit, auch Dis­ pergiergeräte mit Schaftrohren mit Außendurchmessern unter 8 mm, z. b. 5 mm Außendurchmesser bei entsprechend hohen Drehzahlen einsetzen zu können, wodurch der An­ wendungsbereich erheblich erweitert und die Handhabung in vielen Fällen auch vereinfacht ist.

Zweckmäßigerweise weist die Antriebswelle einen kegel­ förmigen Konusabschnitt auf. Dies läßt sich auf einfache Weise fertigungstechnisch realisieren.

Das Schaftrohr ist im sich verjüngenden Bereich der An­ triebswelle zylindrisch ausgebildet. Dadurch ist ein sich zum Antriebsende des Schaftrohres hin ver­ größernder Freiraum zwischen der Innenseite dieses Schaftsrohres und der Antriebswelle gebildet, wodurch auftretende Schwingungen der Antriebswelle praktisch keine Auswirkungen im Sinne eines Ansaugeffektes haben. Vorzugsweise erstreckt sich der Konusabschnitt vom Rotor-nahen Lager bis zu einer am anderen Schaftrohr­ ende befindlichen Wellendurchführung od. dgl. Dadurch wird die sonst vorhandene Saugwirkung besonders gut unterdrückt und außerdem ist dies herstellungstechnisch einfach durchführbar.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt

Eine zum Teil im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines in ein Reagenzgefäß eingetauchten Disper­ giergerätes.

Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes Dispergiergerät weist im wesentlichen ein Stator-Schaftrohr 2 mit einem darin befindlichen Rotor 3 sowie einer Antriebswelle 4 und einen Antrieb 5 auf. Der Rotor 3 befindet sich innerhalb des Schaftrohres 2 an dessen freiem Ende innerhalb eines mit Seitenöffnungen 6 versehenen Bereiches. An diesen Rotor 3 schließt sich die damit verbundene Antriebswelle 4 an, die auf der dem Rotor 3 zugewandten Seite in einer Lagerbuchse 7 gelagert ist.

Das Schaftrohr 2 ist in eine Schaftrohrhülse 8 eingesetzt. Die Schaftrohrhülse 8 wird mit der Klemmschraube 10 am Antriebsgehäuse 9 befestigt. Der durch einen Elektromotor gebildete Antrieb 5 trägt an seinem Motor­ wellenende 11 eine Spannzange 12, in die das motorseitige Ende der in dem Schaftrohr 2 befindlichen Antriebswelle 4 eingespannt ist. Die Spannzange 12 läßt sich durch Be­ tätigen eines am oberen Ende des Antriebes 5 befindlichen Knopfes 13 öffnen und schließen.

Die Antriebswelle 4 ist, ausgehend von dem Rotor-nahen Lager 7, zu dem Rotor-fernen Schaftrohrende 14 hin konisch sich verjüngend ausgebildet.

Das diese Antriebswelle 4 umgebende Schaftrohr 2 ist zylindrisch ausgebildet, so daß zum oberen Schaftrohrende 14 hin ein zunehmend größer werdender Freiraum zwischen der Innenseite des Schaftrohres 2 und der Außenseite der konischen Antriebswelle 4 entsteht.

In Versuchen hat sich herausgestellt, daß durch diese konische Ausbildung der Antriebswelle 4 ein Ansaugen von z. B. in einem Reagenzgefäß 15 befindlicher zu disper­ gierender Flüssigkeit durch den Lagerspalt bei der Lagerbuchse 7 hindurch, weitestgehend vermieden wird. Das sonst bei zylindrischer Antriebswelle 4 zu beobachtende Ansaugen wird auf Schwingungen der Antriebswelle 4 zurückgeführt. Versuche mit anderen Formgebungen der An­ triebswelle 4 und auch mit einem umgekehrt wie im Aus­ führungsbeispiel gezeigten konischen Verlauf der Antriebs­ welle, zeigten nicht den gewünschten Erfolgt.

Im Ausführungsbeispiel verläuft der kegelförmige Konus­ abschnitt 16 von der Lagerbuchse 7 bis zu einer Wellen­ durchführung 17 bei der Schaftrohrhülse 8, wo sich das im Durchmesser kleinere Konusende befindet.

Obwohl die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebswelle 4 zur Vermeidung einer unerwünschten Pumpwirkung auch bei Dispergiergeräten mit bisher üblichen Außendurch­ messern bei dem Schaftrohr 2 bis herab zu etwa 8 mm ein­ setzbar ist, wirkt sich die erfindungsgemäße Maßnahme besonders vorteilhaft bei Schaftrohrdurchmessern unter 8 mm aus, weil jetzt auch bei diesen dünnen Schaftrohren und entsprechenden Rotoren 3 auch mit Drehzahlen gear­ beitet werden kann, die auch bei diesen schlanken Aus­ führungsformen ein gutes Dispergierergebnis bringen. Würde man bei der bisher üblichen Konstruktion mit zylindrischer Antriebswelle 4 eine Verkleinerung des Rotordurchmessers und entsprechend auch des Schaftrohres 2 vornehmen, könnte eine Drehzahl von 20 000/min bis 30 000/min nicht überschritten werden, weil sonst bei höheren Drehzahlen zunehmend der vorerwähnte Absaugeffekt auf­ treten würde. Erst durch die konische Ausbildung der An­ triebswelle 4 entsprechend der Erfindung können nun auch Dispergiergeräte mit Schaftrohren 2 mit Außendurchmessern kleiner als 8 mm gebaut werden, wobei diese Geräte auch mit den für ein gutes Dispergierergebnis erforderlichen hohen Drehzahlen über 30 000/min z. B. 50 000/min oder 60 000/min betrieben werden können, ohne daß Disper­ gierflüssigkeit abgesaugt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Schaftrohr- Durchmesser 2 am Eintauchende 5 mm betragen. Dadurch kann dieses Eintauchende auch in sehr schlanke Reagenz­ gefäße z. B. Eppendorf-Röhrchen oder Zentrifugen-Röhrchen direkt eingeführt werden. Ein umständliches Umfüllen in Gefäße mit größerem Querschnitt ist somit nicht erforder­ lich.

Die in der Figur noch erkennbaren Radialbohrungen 18 in dem Schaftrohr 2 dienen in erster Linie zum Abführen von Dispergierflüssigkeit bei zu tiefem Eintauchen in die Flüssigkeit.

Claims (6)

1. Dispergiergerät mit einem Rührfinger oder dgl. aufweisenden Rotor, der einen verhältnismäßig geringen Außendurchmesser aufweist und im Betrieb verhältnismäßig hochtourig umläuft, mit einer Antriebswelle, die an ihrem einen Ende mit einem Antrieb verbindbar ist und an ihrem anderen Ende den Rotor trägt, mit einem einen ver­ hältnismäßig geringen Außendurchmesser aufweisenden Stator-Schaftrohr, das die Antriebswelle und den Rotor umgibt und das im Bereich des Rotors Seitenöffnungen aufweist, und mit einem zur Lagerung der Antriebswelle im Stator-Schaftrohr dienenden Lager, das antriebs­ seitig in der Nähe des Rotors angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (4) einen Bereich aufweist, in dem sie sich bis zu dem Lager (7) hin stetig erweitert.

2. Dispergiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebswelle (4) einen kegel­ förmigen Konusabschnitt (16) aufweist.

3. Dispergiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaftrohr (2) im sich ver­ jüngenden Bereich der Antriebswelle zylindrisch ausgebildet ist.

4. Dispergiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Konusabschnitt (16) vom Rotor-nahen Lager (7) bis zu einer am anderen Schaftrohrende (14) befindlichen Wellendurch­ führung (17) od. dgl. erstreckt.

5. Dispergiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaftrohr (2) zumindest im Rotorbereich einen Außendurchmesser von etwa 8 mm oder weniger, vorzugsweise etwa 5 mm bis etwa 7 mm aufweist.

6. Dispergiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotordrehzahl mehr als 30 000/min beträgt und daß die Umfangsge­ schwindigkeit des Rotors mehr als 10 m/s, insbe­ sondere etwa 15 m/s, vorzugsweise etwa 20 m/s beträgt.