Как работает магнитная мешалка

Принцип работы и виды магнитных мешалок

Магнитная мешалка – общелабораторное оборудование, состоящее из электродвигателя и элементов, которые обеспечивают равномерное перемешивание раствора. Задача магнитных мешалок бесконтактное смешивание жидкостей, не смешивающихся в обычных условиях.

Принцип действия оборудования прост. Раствор для перемешивания помещается в сосуд, который устанавливается на платформе. Внутрь опускается мешальник. После запуска прибора он приводится в действие магнитным полем от привода. Двигатель мешалки закреплен внутри корпуса и изолирован от раствора. Мешальник вращается с определенной скоростью и временем. Показатели задаются до перемешивания на панели прибора. Контроль скорости перемешивания происходит с помощью изменения последовательности и частоты импульсов, которые подаются микроконтроллером прибора.

Магнитные мешалки применяется для лабораторных исследований в любым отраслях промышленности (медицине, пищевом производстве, фармацевтике и т.д.). Преимуществом текущего вида мешалок является возможность проводить перемешивание в закрытых сосудах. Это позволяет анализировать токсичные вещества.

Диапазон максимального объема перемешивания мешалки варьируется от 0,25 до 150 л, скорость вращения от 80 до 3000 оборотов в минуту. Выпускаются модели мешалок с интегрированной системой взвешивания, с нагревом, для одновременной подготовки нескольких проб. При выборе подходящей магнитной мешалки также стоит обращать внимание на мощности электромагнита, наличие штатива, материал платформы.

Поверхности магнитных мешалок изготавливаются из нержавеющей стали, пластика, стекла, керамики. Материал платформы подбирается в зависимости от степени агрессивности растворов. Керамическая поверхность используется для перемешивания концентрированных кислот и щелочей.

Корпус оборудования изготавливается из полимерных материалов, поэтому мешалки имеют небольшой вес и могут переставляться в лаборатории.

Магнитные мешалки с подогревом выполняют сразу 2 задачи: нагрев до выбранной температуры и перемешивание образца с назначенной скоростью. Подогрев повышает интенсивность растворения и перемешивания, а также ускоряет химические реакции.

Подогрев раствора осуществляется с помощью ТЭНа. Диапазон температур: 100 — 500°C. Мешалки с нагревом оснащены функцией защиты от перегрева и ожогов оператора.

Многоместные магнитные мешалки позволяют перемешивать до 15 образцов одновременно. Количество проб определяется размером платформы. Для установки разных колб стоит использовать специальные вкладыши или реакторные блоки. Применение многоместных мешалок ускоряет процесс анализа и подходит для крупных лабораторий с большим объемом задач.

В компании Лабреактив можно приобрести магнитные мешалки немецкого производства бренда CAT. Ассортимент включает мешалки с нагревом и без.

Мешалки без нагрева оснащены платформой из нержавеющей стали размером 100*100 мм, 150*150 мм, 200*245 мм, 300*310 мм. Скорость перемешивания варьируется от 10 до 1200 оборотов в минуту.

Магнитные мешалки с нагревом могут осуществлять нагрев растворов до 500°C. Платформы изготавливаются из нержавеющей стали, элоксала, стеклокерамики в зависимости от задач исследования. Скорость перемешивания: от 10 до 1600 оборотов в минуту. В ассортименте представлены модели для круглодонных колб объемом 100, 250, 500, 1000 и 2000 мл.

Преимущества магнитных мешалок CAT

· Мотор не требует специального обслуживания.

· Плавное регулирование скорости перемешивания.

· Корпус из нержавеющей стали.

На сайте нашей компании вы можете купить магнитные мешалки CAT и ряда других производителей лабораторного оборудования. Получить консультацию можно, оставив заявку на сайте или позвонив по телефону.

Все о магнитных мешалках для лабораторий: как работают и почему удобны

Компактная магнитная мешалка — настольное лабораторное оборудование. Она удобна, проста в управлении, пригодна для жидких и вязких сред. Благодаря своей конструкции и принципу работы привода мешалки рассчитаны на ежедневное использование и непрерывную эксплуатацию. При этом они не требуют обслуживания и не подвержены быстрому механическому износу.

Оборудование применяют для перемешивания жидкостей в одном или нескольких сосудах:

• равномерного смешивания разных сред и приготовления растворов, эмульсий и суспензий;
• ускорения процесса естественной диффузии и активизации реакций за счет подогрева состава;
• проведения синтеза и различных аналитических исследований — титрирования, определения БПК.

Конструкция и принцип действия магнитных мешалок

Чтобы понять, как работает магнитная мешалка, нужно узнать её устройство. Оборудование выполнено в едином корпусе. В нем находятся магниты, создающие вращающееся электромагнитное поле. Сосуды — колбы, стаканы, мензурки — размещают на плоской платформе. В зависимости от модели она может иметь от одной до более десяти точек смешивания. Это значит, что одновременно можно перемешивать растворы в нескольких емкостях. При этом скорости синхронизируются.

Принцип магнитной мешалки прост:

• мензурку или колбу с жидкостью ставят на платформу;
• в емкость погружают магнитный якорь и включают оборудование;
• магниты генерируют электромагнитное поле, заставляющее якорь вращаться и перемешивать среды.

Параметры работы задаются на панели управления. Здесь можно настраивать скорость, мощность и температуру, если у мешалки есть встроенный электрический нагреватель.

Чем отличаются модели и что учитывать при выборе

На рынке представлен широкий ассортимент магнитных мешалок. Модели различаются размерами платформы, функционалом и ценой.

• Однопозиционными и многопозиционными. Количество точек смешивания достигает 10-15.
• На разный объем жидкости. Одноместные модели рассчитаны на перемешивание 0,1-250 л, мультипозиционные — на 0,25-5 л в одной колбе.
• С подогревом и без подогрева. Мешалки с нагревателем могут допускать ступенчатую или плавную регулировку температуры, иметь разную мощность нагрева.
• С функцией автореверса и без неё. При наличии реверса мешалка может менять направление вращения через заданный интервал времени.
• С таймером. Таймер может показывать прошедшее или оставшееся время и облегчает работу.
• С внешним температурным датчиком. Контактный термометр или зонд на штативе позволяет точно измерять и контролировать температуру.
• С возможностью работы от аккумуляторов. Портативное оборудование, работающее от батарей и сети, можно установить в любом месте.

Корпус выполняют из нержавеющей стали, алюминия, химически стойкого полиамида.

Верхнюю платформу — из стеклокерамики, керамики, стали, АВS пластика.

Если модель оснащена нагревателем обращайте внимание на максимально допустимую температуру нагрева. Она может быть как 120, так и 5000С. Для исследований, подразумевающих изменение цвета среды, например титрирования, лучше подойдут мешалки с белой плиткой. С ней легче наблюдать за реакцией.

Преимущества магнитных мешалок

Магнитные мешалки универсальны, функциональны и повышают безопасность при проведении исследований.

• Позволяет смешивать среды в закрытых емкостях, благодаря отсутствию погружного элемента. Это исключает попадание воздуха в жидкость или вдыхание опасных газов по время опыта.
• Равномерно перемешивает растворы без толчков, образования пены, брызг и выплескивания. Риск контакта с агрессивными реагентами и веществами сведен к минимуму.
• Выполнено в герметичном корпусе. Его легко очищать, материалы корпуса, платформы и покрытия магнитного якоря не боятся контакта с химическими и биологическими веществами.
• Малогабаритное и легкое. Мешалки весят от 0,3 до 5-6 кг, бесшумно работают и занимают мало места, их легко переносить по лаборатории и использовать там, где удобно в конкретный момент.

На нашем сайте вы найдете одно- и многопозиционные магнитные мешалки с платформой разного размера, подогревом, внешним температурным датчиком. Мы предлагает оборудование от проверенных производителей и оснащаем лаборатории под ключ с учетом требований ГОСТ и инструкций.

Устройство и принцип работы магнитной мешалки

Чтобы исключить целый ряд механических элементов: зубчатые, ременные передачи, приводные валы, муфты для создания крутящего момента в жидкостях в посуде, лучший вариант — воспользоваться магнитной мешалкой.

Эти устройства не имеют жесткой связи и служат для проведения операций в лабораториях с растворами и реактивами различной степени вязкости:

• смешивание разнородных компонентов и придание однородности растворам;
• растворение сухих порошков в жидкостях;
• ускорение процессов диффузии, растворения;
• активизации химических реакций, включая повышение температуры;
• приготовлении эмульсий, суспензий.

Устройство и принцип действия магнитных мешалок

Учитывая широчайший спектр операций с растворяющими веществами, мешалки устанавливаются как в специализированных лабораториях – медицинских, клинических, фармацевтических, микробиологических, химических, научно-исследовательских, так в качестве общелабораторного оборудования.

Отсутствие непосредственно погружаемого в раствор ротора позволяет:

1. Производить манипуляции в герметичной закрытой таре, что актуально, если реактивы выделяют ядовитые для персонала испарения. Частично проблему может решить вытяжка путем отведения газообразных химических соединений за пределы лаборатории;
2. Избежать разбрызгивания едких щелочных или кислотных химикатов, когда капли могут попасть на столешницу;
3. Поместить на установочную платформу, если позволяет размер, одновременно несколько сосудов не только различных объемов, но и с разнородными растворами.

Эти интересные приборы не новые, более того для занятия любимым хобби их иногда изготавливают своими руками.
Например для радиолюбителей актуально быстрое травление печатных плат в хлорном железе или в медном купоросе с поваренной солью. Если едкий раствор в посуде стоит, и тем более холодный, скорость химической реакции замедляется в разы.
Вот самодельщики и придумали уже множество моделей с движками от вентиляторов, блоков питания, магниты всегда можно найти в продаже на барахолке, в наших интернет магазинах или на том же алиэкспрессе. Приходилось даже видеть вариант с нагревом жидкости при помощи ТЭНов под платформой для размещения посуды — чего только не сделаешь, если есть желание. Но для лаборатории «самопальные» магнитные смесители понятно, что не подходят. Нужно соблюдение требований безопасности, соответствие санитарным нормам и методическим рекомендациям.
Но мы привели пример самоделок, чтобы сказать о другом – конструкция очень простая и состоит из минимума элементов.

Электромотор	С жестко закрепленным на валу ротора постоянным магнитом.
Якорь	Он никак не связан с остальными составными элементами и покрыт амортизирующим материалом, чтобы не повредить стенки и дно тары, где он крутится
Платформа	На нее помещаются емкости с жидкостью. Важно, что поверхность изготовлена из материала, который беспрепятственно пропускает силовые линии. Замечание кстати справедливо и по поводу магнитной проницаемости колб, стаканов, пробирок. В итоге, поле проходит путь от магнита через установочную поверхность и дно посуды, которая должна быть стеклянной, фарфоровой, из полипропилена, но никак не металлической.
Корпус	Пластиковый или из металла. Оснащен органами управления и индикации текущего режима.
Для прибора с подогревом	Нагревательный элемент, выносной термометр и автоматический терморегулятор.

В качестве источника тепла используется стальная или керамическая пластина.

Но важнее другое – как обеспечить обратную связь, чтобы узнать реальную температуру в сосуде ?

Чудес не бывает. Придется открывать крышку, если она есть и помещать контактный термометр внутрь жидкости. В таком случае цепь становится замкнутой и терморегулятор, получив данные от датчика, закрепленного на штативе, стабилизирует температуру в соответствии с настройками сотрудника.

Если нагревать жидкость и задавать необходимую температуру способны только мешалки с подогревом, то регулировать скорость вращения магнитного поля возможно во всех остальных.

Диапазон плавного регулирования количества оборотов составляет в минуту до 1500. При заклинивании ротора сработает система тепловой защиты электродвигателя.

Принцип действия состоит в передаче вращательного момента, создаваемого электродвигателем через силовое поле на якорь, помещенный в жидкость.

Магнитная мешалка — принцип работы

Используют вращающееся магнитное поле для перемещения мешалки-магнита в жидких образцах. Пользователь управляет скоростью магнитного поля, настраиваемого для конкретного перемешиваемого образца. В статье вы познакомитесь с назначением, устройством, принципом работы, видами, преимуществом, а также критериями выбора магнитных мешалок, которые можно приобрести в Millab Group.

Сферы применения

Процессы перемешивания используются во всех химических и биологических исследованиях. Пробоподготовка и анализ в химии, биологии, органический и фармацевтический синтез субстанций, экстракция, анализ масел, измерение pH, диализ, суспендирование почвы, приготовление буферных растворов. Везде, где часто необходимо смешивать несколько типов жидкостей для получения однородных смесей.

Преимущества магнитной мешалки:

• минимальный риск загрязнения: внутрь образца помещается только магнитная мешалка, которую легко очистить и стерилизовать;
• хорошо работают в стеклянных сосудах;
• имеет ограниченный размер, поэтому её можно использовать для относительно небольших экспериментов (до 4 литров);
• пластиковый корпус устройства служит хорошей изоляцией от разливов;
• не имеют движущихся частей;
• корпус большинства изготовлен из полипропилена. Магнит изготовлен из феррита, заключённого в полипропилен;
• устройства надёжны, универсальны, просты в использовании;
• имеют преимущество перед моторизованными. Они тише и эффективнее, не имеют движущихся внешних частей, которые склонны ломаться или изнашиваться;
• для очистки не нужны смазочные материалы, которые могут стать причиной загрязнения продукта;
• встроенная диагностика неисправностей и автоматическое отключение при перегреве;
• высокая производительность и точность при правильном подборе.

Недостатки: могут возникнуть трудности при работе с вязкими и густыми суспензиями.

Устройство

Используется принцип линейного двигателя и отличается от обычных механических и декомпрессионных мешалок тем, что это бесконтактная мешалка, в которой ни одна деталь не касается расплавленного металла. Как показано на схеме, катушка, установленная на дне печи, создаёт движущееся магнитное поле (H), если на эту катушку (индуктор) подается 3-фазное переменное напряжение. Сила электрической энергии генерируется в расплавленном металле из-за действия магнитного потока и вызывает протекание индукционного тока (I). Затем этот ток взаимодействует с магнитным полем индуктора, индуцируя электромагнитную силу (F) в расплавленном металле.

Рисунок 1. Принцип работы магнитной мешалки

По мере того, как тяга движется в направлении движущегося магнитного поля, движется и расплавленный металл. Другими словами, применяется перемешивающее действие. Кроме того, поскольку эта тяга имеет компоненты в горизонтальном и вертикальном направлениях, расплавленный металл течёт по диагонали вверх, что приводит к одинаковой температуре как в верхнем, так и в нижнем слоях расплавленного металла.

Принцип работы

Магнит помещают внутрь контейнера, погруженного в жидкость. Под контейнер помещают отдельный магнит, который притягивается к магниту мешалки. Нижний магнит обычно прикреплён к двигателю, который его вращает. Если магниты находятся достаточно близко, магнит мешалки вращается внутри контейнера.

В зависимости от области применения вы можете оснастить установку пластинами для нагревания проб во время их перемешивания.

Классифицируются по размеру, конфигурации и применению.

Цифровые мешалки с подогревом доступны для точного контроля температуры и числа оборотов в минуту (об/мин). Наилучшая нагревательная плита должна быть способна эффективно перемешивать вязкие растворы и не должна отсоединять стержень от приводного магнита.

Мини-мешалка

Компактные, занимают меньше места в лаборатории, состоят из электронных элементов управления, которые позволяют пользователю регулировать скорость с большей точностью.

С таймером

Позволяет автоматически отключать двигатель по истечении определённого периода времени.

Магнитные мешалки высокой производительности

Обладают высокой производительностью перемешивания, хорошей химической стойкостью и прочностью. Зачастую оснащены нагревательным элементом для обеспечения высокой производительности.

С питанием от батареек

Их можно использовать там, где нет электричества. Они работают от батареек и в основном используются в лабораторных боксах или инкубаторах. Оснащены резиновыми ножками для стабилизации.

Критерии выбора

При выборе магнита следует учитывать объем ёмкости для жидкости, скорость вращения, интенсивность колебаний и подогрев.

1. Форма: может повлиять на степень перемешивания и совместимость сосудов.

• Круглые обычно используются с мензурками и сосудами с плоским дном.
• Скользящие круглые имеют поворотное кольцо вокруг центра для снижения вибрации и трения, хорошо работают в контейнерах с изогнутым или неровным дном.
• Сферические используются в пробирках и флаконах.
• Эллиптические идеально подходят для использования в стаканах с круглым дном.
• Крестообразные вращающиеся стержни стабилизируют перемешивание на высоких скоростях и рекомендуются для турбулентных растворов или растворов с осаждением.
• Стержни для перемешивания короны используются в кюветах или пробирках.
• Костеобразные рекомендуются для использования в ёмкостях со слегка выпуклым дном.
• Треугольные хорошо очищают и предотвращают седиментацию, рекомендуются, когда для перемешивания требуется повышенная турбулентность.

Рисунок 4. Различные формы магнитов

2. Размер: стержни для перемешивания должны быть достаточно маленькими, чтобы во время перемешивания они не касались стенок сосуда. Максимальный размер обеспечивает большее движение и лучшее перемешивание. Для изогнутых сосудов потребуются меньшие мешалки, чтобы предотвратить заедание стенок колбы.

3. Материал: изготавливаются из сплавов алюминия, никеля и кобальта. Самарий-кобальтовые мешалки более прочно взаимодействуют с внутренним магнитом пластинчатой мешалки. Стержни мешалки обычно покрыты ПТФЭ, обладающим высокой химической и температурной стойкостью. Материал покрытия должен быть совместим с образцом.

Критерии выбора установки:

1. Точность: оборудование с цифровым нагреванием и перемешиванием с электронным управлением обеспечивает максимальную точность и стабильность. Микропроцессорный ПИД-регулятор с обратной связью отслеживает температуру верхней плиты и/или скорость перемешивания и автоматически компенсирует изменения в системе.

2. Диапазон: состав верхней пластины (керамика, фарфор или алюминий) и тип контроля температуры способствуют равномерному нагреванию системы.

3. Объём: нагревательные плиты, мешалки и нагревательные плиты для перемешивания бывают различных размеров и конфигураций — от небольших однососудных установок до многоместных установок большой ёмкости.

4. Вязкость: способность эффективно перемешивать раствор зависит от формы и размера приводного магнита, мешалки, расстояния между ними, формы и размера сосуда, желаемой скорости перемешивания и вязкости раствора. Для перемешивания более вязких суспензий требуется устройство с большей силой сцепления.

5. Агрессивность среды: органические растворители, химические смеси могут создать опасность в вашей лаборатории — стандартное оборудование для нагрева и перемешивания может воспламенить пары при высоких температурах. Снизьте риск, используя только взрывозащищённое оборудование.

Где купить

В Millab Group можно приобрести магнитные мешалки от производителей Velp и Heidolph. Наши специалисты с удовольствием ответят на ваши вопросы и помогут подобрать мешалку в зависимости от решаемых задач для достижения желаемого результата!

Автор: Аспирант кафедры биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева