Способ перемешивания среды посредством магнитной мешалки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способу перемешивания среды, содержащейся в резервуаре, имеющем, по крайней мере, одну немагнитную стенку, причем среду перемешивают посредством магнитной мешалки, содержащей магнитный подвижный корпус, расположенный в указанной среде на одной стороне немагнитной стенки/стенок, и привод для вращения магнитного подвижного корпуса, расположенный вне указанной среды на другой стороне немагнитной стенки. Отличительным признаком изобретения является осуществление способа при непрерывном наблюдении величины силы магнитного притяжения между указанным магнитным объектом и приводом. Также описано устройство для осуществления указанного способа, отличающееся тем что привод прикреплен к средствам, детектирующим любое изменение величины силы магнитного притяжения между магнитным объектом и приводом. Изобретение обеспечивает возможность постоянного контроля за тем, чтобы магнитная мешалка действовала должным образом. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу перемешивания среды посредством магнитной мешалки при контроле за магнитным приводом, а также относится к устройству для его осуществления. Более точно изобретение относится к способу перемешивания посредством магнитной мешалки, имеющей магнитный подвижный корпус, причем способ осуществляют при наблюдении за приводом вращения указанного подвижного корпуса; изобретение также относится к устройству для перемешивания, включающему указанную магнитную мешалку.

Магнитные мешалки известны и использовались на протяжении многих лет для перемешивания среды, обычно жидкости или суспензии, в резервуаре, имеющем по крайней мере одну немагнитную стенку. Такие мешалки содержат вращающийся магнит или электромагнит, расположенный вне указанного резервуара и воздействующий на магнитный объект (обычно брусок или соленоид), который расположен внутри резервуара; причем указанный магнит или электромагнит и указанный магнитный объект действуют с противоположных сторон указанной немагнитной стенки. При вращении магнит или электромагнит приводит в движение магнитный объект.

Хотя перемешивание иногда обеспечивает немного большее, чем незначительное улучшение, обычно оно является необходимым или даже абсолютно жизненно необходимым, в частности, по причинам безопасности.

Таким образом, очевидно, что необходимым является следующее: возможность постоянного контроля за тем, чтобы магнитный объект, расположенный внутри резервуара, действительно приводился во вращение посредством магнита или электромагнита, находящегося с внешней стороны; возможность обнаружения момента, когда указанный объект перестает приводиться в движение; и другими словами, возможность постоянного контроля за тем, чтобы магнитная мешалка действовала должным образом.

Такой контроль, проверки и детектирование обычно осуществляются оператором, наблюдающим за магнитным объектом. К сожалению, это не всегда возможно. В частности, это невозможно, когда перемешиваемая среда является непрозрачной и/или резервуар, содержащий перемешиваемую среду, имеет стенки, которые являются непрозрачными, и т.п. В таком случае осуществление такого контроля, детектирования и проверок приводит к возникновению реальной технической проблемы.

Для устранения вышеуказанного недостатка были предложены способ и устройство согласно изобретению. Указанное изобретение как в части способа, так и в части устройства, может рассматриваться как усовершенствование по отношению к предшествующему уровню техники магнитного перемешивания. В соответствии с изобретением указанная техника известного уровня техники усовершенствована в том отношении, что изобретение связано с контролем магнитного привода (указанного магнитного объекта при указанном магните или электромагните).

Указанный контроль согласно изобретению основан на непрерывном наблюдении величины силы магнитного притяжения (силы, которая появляется за счет создаваемого магнитного поля) и, в предпочтительном варианте осуществления, на непрерывном наблюдении механического воздействия магнитного поля.

Изобретение не основывается на проверке указанного магнитного поля непосредственно. Предшествующий уровень техники, касающийся непосредственной проверки магнитного поля, описывается, в частности, в документах DE-A-3322409, DE-A-4201693 и DE-A-3102661.

В первом аспекте настоящего изобретения, таким образом, описан способ перемешивания среды, содержащейся в резервуаре, имеющем по крайней мере одну немагнитную стенку, в котором среду перемешивают с помощью магнитной мешалки, содержащей магнитный подвижный корпус, расположенный в указанной среде на одной стороне указанной немагнитной стенки/стенок, привод для вращения указанного магнитного подвижного корпуса, расположенный вне указанной среды, на другой стороне немагнитной стенки. В этом отношении указанный способ является способом магнитного перемешивания в соответствии с предшествующим уровнем техники. Отличительным признаком изобретения является то, что указанный способ осуществляют при непрерывном наблюдении величины силы магнитного притяжения между магнитным объектом и приводом.

Наблюдение указанной величины может включать ее количественное определение. Тем не менее такое количественное определение не является существенным. В контексте указанного наблюдения все, что требуется, - это возможность обнаружения любого значительного изменения указанной величины и, когда такое изменение возникает, обнаружение сначала того, как магнитный подвижный корпус начинает терять сцепление и затем, как он теряет сцепление полностью.

Такое непрерывное наблюдение дает возможность осуществлять упомянутый выше контроль, проверки и детектирование "вслепую". Он может осуществляться различными способами.

В предпочтительном варианте осуществления наблюдение заключается в наблюдении за кажущимся весом устройства для вращения магнитного подвижного корпуса. Такой вариант осуществляют при следующих условиях: перемешиваемая среда содержится в резервуаре, дно которого (по крайней мере) не является магнитным; магнитный подвижный корпус расположен на указанном дне (внутри указанного резервуара); и привод указанного подвижного корпуса (который включает магнит или электромагнит) расположен вертикально под указанной стенкой дна.

Указанный кажущийся вес состоит из указанного собственного веса привода минус сила магнитного притяжения (вызываемая действием магнита или электромагнита). Когда теряется сцепление, указанный кажущийся вес увеличивается так, что приближается к величине полного веса устройства.

Для наблюдения за указанным кажущимся весом обычно создают такие условия, чтобы привод был подвешен к закрепленной неподвижно конструкции посредством гибкой системы. Используемое устройство может иметь различные варианты осуществления. Один вариант осуществления изобретения описывается в общих чертах ниже, в настоящем тексте, и затем более подробно со ссылкой на сопровождающий чертеж.

В контексте этого предпочтительного варианта величина силы магнитного притяжения между магнитным объектом и приводом проверяется косвенно путем наблюдения кажущегося веса указанного привода. В других вариантах наблюдение может осуществляться непосредственно или косвенно. Таким образом, например, можно наблюдать указанную величину непосредственно с помощью динамометра или любого аналогичного устройства. Указанный динамометр или аналогичное устройство соединяет конец привода, наиболее удаленный от магнитного объекта, с закрепленной неподвижно конструкцией, причем указанный привод расположен горизонтальной оси в устройстве, компенсирующем вес. Также вполне возможно сконструировать промежуточные системы, в которых такой динамометр или аналогичное устройство должны соединять конец привода с закрепленной неподвижно конструкцией, причем указанный привод расположен вдоль наклонной оси в устройстве, компенсирующем часть его веса.

Во втором аспекте настоящего изобретения описано устройство для перемешивания среды, содержащейся в резервуаре, имеющем по крайней мере одну немагнитную стенку, причем устройство является устройством типа магнитной мешалки, содержащим магнитный подвижный корпус, расположенный в указанной среде на одной стороне указанной немагнитной стенки/стенок, и привод для вращения указанного магнитного корпуса, расположенного вне указанной среды на другой стороне немагнитной стенки. В этом отношении указанное устройство представляет собой магнитную мешалку в соответствии с предшествующим уровнем техники. Отличительным признаком изобретения является то, что указанный привод для вращения магнитной мешалки прикреплен к средствам, обнаруживающим любое изменение величины силы магнитного притяжения между указанным магнитным объектом и приводом.

Указанные средства дают возможность наблюдать в соответствии с изобретением и осуществлять упомянутый выше контроль, детектирование и проверки. Указанные средства могут быть выполнены различными способами.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению, как описано выше, указанные средства могут детектировать любое изменение кажущегося веса привода.

В соответствии с этим вариантом установлено, что необходимы: резервуар, содержащий перемешиваемую среду, имеющий (по крайней мере) дно, которое не является магнитным; подвижный магнитный корпус, расположенный на указанном дне резервуара; и указанный привод для перемещения подвижного корпуса, расположенный вертикально под указанной стенкой.

В конкретном предпочтительном варианте осуществления способа, в контексте этого варианта, указанный привод содержит:
вращающийся магнит (или электромагнит);
приводной электродвигатель для вращения указанного магнита;
приводной вал, присоединяющий указанный электродвигатель к указанному магниту;
неподвижную трубку, окружающую указанный приводной вал;
и, по крайней мере, один датчик силы, пригодный для детектирования любого изменения его кажущегося веса через элемент, прикрепленный к неподвижной трубке.

Термин "магнит" в настоящем описании и формуле изобретения подразумевает как постоянный магнит, так и электромагнит. Постоянный магнит легче в управлении, но это не исключает использования электромагнита. В любом случае подача питания к указанному электромагниту не должна быть препятствием при осуществлении способа согласно изобретению.

Каждый датчик силы является одним из элементов гибкой системы, упомянутой выше в настоящем описании, эта гибкая система служит для соединения привода с неподвижной конструкцией, причем привод подвешен на вертикальной оси.

Целесообразно, чтобы указанный датчик/датчики состоял/состояли из одного или более датчиков деформации, действующей на изгиб.

В предпочтительном варианте три датчика силы расположены (преимущественно симметрично) вокруг приводного вала, преимущественно в форме трех датчиков деформации, действующей на изгиб.

Такой вариант осуществления устройства для перемешивания в изобретении, включающий средства для контроля магнитного привода, описывается ниже более подробно со ссылкой на единственный сопровождающий чертеж.

В этой связи следует отметить, что устройства в соответствии с изобретением могут существовать в других вариантах осуществления и, в частности, включать динамометр как средство для непосредственного контроля магнитного привода (когда динамометр прикреплен к концу привода, расположенного на горизонтальной оси в устройстве для поддержания его веса).

Сущность изобретения поясняется ниже с помощью чертежа, где изображено продольное сечение усовершенствованной магнитной мешалки согласно изобретению, в которой ее привод прикреплен к средству, детектирующему любое изменение величины силы магнитного притяжения между магнитной мешалкой и магнитным объектом.

На чертеже показаны более подробно:
поддерживаемый резервуар 1, в котором находится жидкость или суспензия, или, в более общем случае, перемешиваемая среда;
магнитный подвижный корпус для перемешивания или магнитный брусок 2;
постоянный магнит 3 в виде подковы, причем размер этого магнита соответствует размеру бруска 2;
приводной вал 4 для вращения магнита 3, причем вал 4 расположен на оси неподвижной трубки 5; элемент, прикрепленный к неподвижной трубке, включающий соединительную часть 6 для поддержки неподвижной трубки 5 на корпусе 7 прямоугольного сечения и имеющую отверстия на передней части в двух ее горизонтальных стенках, с приводным валом 4, проходящим через них;
электродвигатель 8, вращающий вал 4;
держатель 9, имеющий отверстие в середине его горизонтальной части, через которое проходит указанный вал 4 электродвигателя 8; держатель 9 прикреплен посредством своей вертиикальной части к конструкции 10;
датчик силы 11, расположенный вокруг приводного вала 4, между верхней частью горизонтальной стенки корпуса 7 и горизонтальной частью держателя 9.

Преимущественно используются три таких датчика, например три датчика деформации, действующей на изгиб.

Указанный датчик/датчики является/являются подходящим для измерения силы, действующей на него со стороны горизонтальной стенки корпуса 7, которая поддерживает весь привод для вращения бруска 2, который образован магнитом 3, валом 4, неподвижной трубкой 5, соединительной частью 6, корпусом 7 и электродвигателем 8.

Когда магнит 3 вращает брусок 2 нормально, сила, действующая на датчик/датчики 11, равна весу указанного привода (3+4+5+6+7+8) минус сила притяжения, действующая со стороны бруска 2 на магнит 3. Результирующая сила составляет кажущийся вес указанного привода (3+4+5+6+7+8).

Когда магнит 3 вращается, но больше не управляет бруском 2 (потому что брусок перестал находиться в сцеплении), наблюдается, что привод (3+4+5+6+7+8) действует на датчик/датчики 11 с большей силой. Сила, которая затем прикладывается, по существу соответствует реальному весу привода. При детектировании этого "изменения веса" привода (3+4+5+6+7+8) с датчиком/датчиками 11 можно получить информацию о том, когда магнитный брусок 2 перестает приводиться в движение магнитом 3.

Следующее также можно утверждать на примере.

Изобретение было осуществлено при использовании устройств такого типа, как показан на сопровождающем чертеже при следующих условиях.

Резервуар 1 состоял из стеклянного химического стакана, содержащегося в резервуаре из нержавеющей стали. Магнитные бруски 2 имели длину от 12 до 15 см. Магнит 3 имел форму параллелепипеда.

Из-за того, что привод (3+4+5+6+7+8) имел реальный вес, находящийся в диапазоне от 10 до 20 кг, дополнительные силы, соответствующие весу приблизительно от 200 до 300 г, измерялись всякий раз, когда брусок 2 переставал находиться в сцеплении.

Формула изобретения

1. Способ перемешивания среды посредством магнитной мешалки, причем среда содержится в резервуаре, имеющем, по крайней мере, одну немагнитную стенку, а магнитная мешалка содержит магнитный подвижный корпус, расположенный в указанной среде на одной стороне немагнитной стенки/стенок, и привод для вращения указанного магнитного подвижного корпуса, расположенного вне указанной среды на другой стороне немагнитной стенки, отличающийся тем, что его осуществляют при непрерывном наблюдении величины силы магнитного притяжения между магнитным объектом и приводом.

2. Способ перемешивания по п.1, отличающийся тем, что указанная среда содержится в резервуаре, дно которого является немагнитным, причем указанный магнитный подвижный корпус располагают на указанном дне, причем указанный привод для вращения подвижного корпуса располагают вертикально под указанной стенкой дна, и способ осуществляют при непрерывном наблюдении кажущегося веса привода.

3. Устройство для перемешивания среды, содержащейся в резервуаре, имеющем, по крайней мере, одну немагнитную стенку, причем устройство является устройством типа магнитной мешалки, содержащим магнитный подвижный корпус, расположенный в указанной среде на одной стороне немагнитной стенки/стенок, и привод для вращения указанного магнитного корпуса, расположенный вне указанной среды на другой стороне немагнитной стенки, отличающееся тем, что привод прикреплен к средствам, детектирующим любое изменение величины силы магнитного притяжения между магнитным объектом и приводом.

4. Устройство для перемешивания по п.3, отличающееся тем, что указанный резервуар имеет немагнитное дно, причем указанный магнитный подвижный корпус расположен на указанном дне, причем указанный привод для вращения подвижного корпуса расположен вертикально под стенкой дна и прикреплен к средствам, детектирующим любое изменение его кажущегося веса.

5. Устройство для перемешивания по п.4, отличающееся тем, что привод содержит вращающийся магнит (3), приводной электродвигатель (8) для вращения магнита (3), приводной вал (4), присоединяющий электродвигатель (8) к магниту (3); и неподвижную трубку (5), окружающую приводной вал (4), причем привод снабжен, по крайней мере, одним датчиком силы (11), выполненным с возможностью детектирования любого изменения его кажущегося веса посредством элемента (6+7), прикрепленного к неподвижной трубке (5).

6. Устройство для перемешивания по п.5, отличающееся тем, что датчик силы (11) представляет собой датчик деформации, действующей на изгиб.

7. Устройство для перемешивания по п.5 или 6, отличающееся тем, что три датчика силы (11) расположены вокруг приводного вала (4).

РИСУНКИ

Рисунок 1