CH643158A5

CH643158A5 - Zentrifuge.

Info

Publication number: CH643158A5
Application number: CH295279A
Authority: CH
Inventors: Thomas E Jun Nolan
Original assignee: Damon Corp
Priority date: 1978-03-29
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1984-05-30
Also published as: US4201066A; FR2420995B1; GB1594789A; JPS6250189B2; DE2814719A1; DE2814719C2; JPS54154866A; FR2420995A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In bekannten Zentrifugen ist der Rotor mittels einer Welle mit dem Wellenende eines Motors verbunden. Der Rotor trägt beispielsweise Behälter mit flüssigen Proben. Ein häufiges Problem solcher Zentrifugen sind drehzahlabhängige Vibrationen, die in der Welle enstehen. Jede Zentrifugenkonstruktion zeigt bestimmte Vibrationserscheinungen an der Welle, die bei den sogenannten kritischen Drehzahlen entstehen. Bei der ersten kritischen Drehzahl läuft das Zentrum der Rotormasse seitlich aus der geometrischen Zentrierung zur vertikalen Rotationsachse des Motorwellenendes heraus. Durch die dabei auftretende Verbiegung der Welle wird diese leicht gekrümmt; das Zentrum der Rotormasse beschreibt eine kreisförmige Bewegung um die vertikale Rotationsachse. Erhöht man die Drehzahl, so erreicht man die zweite kritische Drehzahl und die Welle geht in eine zweite Schwingungsform über, wobei sie im allgemeinen eine S-förmige Gestalt annimmt. Das Zentrum der Rotormasse ist wiederum seitlich zur Vertikalen versetzt. Bei noch höherer Drehzahl erreicht die Welle die dritte kritische Drehzahl mit einer dritten Schwingungsart von komplexerer Form.

Die Werte für die kritischen Drehzahlen und die Schwingungsweite hängen von Faktoren ab wie der Masse und der Massenverteilung, der Höhe der Massenzentren von Rotor so und Motor über der Motorenbefestigung und den Federungseigenschaften der Befestigung. Der Wellenaufbau ist daher von wesentlicher Bedeutung für die Leistung einer Zentrifuge. Zum Beispiel vibrieren relativ kurze, steife oder dicke Wellen stärker als relativ lange, dünne Wellen. Solche 55 langen, dünnen Wellen können Vibrationen besser abfangen, so dass die Zentrifugierproben eine «glatte Fahrt» haben. Daher werden lange, dünne Wellen in Zentrifugen verwendet, bei denen möglichst wenig Vibration auftreten sollen, was z. B. für die Auftrennung von Blutproben notwendig 60 ist.

Ausserdem ist es wichtig, die Vibrationsenergie vom relativ schweren, schnell drehenden Rotor zu beherrschen, da sie die Motorhalterungen belasten, zum «Maschieren» der Zentrifuge führen oder starke Geräusche entwickeln kann. Eine 65 bekannte Lösung des Problems ist die Verwendung einer Gummifederung für den Motor. Eine solche Befestigungsart reicht jedoch nicht aus, um die Vibrationen einer Zentrifuge mit hohem Trägheitsmoment abzuleiten, wenn die Welle

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nicht richtig konstruiert und mit dem Motor und dem Rotor ausgerichtet ist.

Wenn auch die Vorteile einer langen, dünnen und flexiblen Welle in bezug auf die Vibrationseigenschaften weit bekannt sind, so können solche Wellen durch mechanische Beanspruchung beim Laden oder Auswechseln des Rotors leicht beschädigt werden. Ausserdem kann eine erhebliche Unwucht während des Betriebs die Welle bleibend deformieren. Das US-PS Nr. 2 827 229 beschreibt eine Anordnung, um die Welle gegen Beschädigung zu schützen. Die Welle ist von einem flexiblen Material umgeben, das sich auf Kugellagern bewegt, die über einen flexiblen Laufring mit einem stationären Gehäuse verbunden sind. Diese Anordnung stützt die Welle, aber sie ist sehr teuer in der Herstellung, da sehr viele Teile mit grosser Präzision zusammengebaut werden müssen. Da zudem die Lager die Wellengestaltung einschränken, erhöht die Stützkonstruktion die Vibrationen beim Durchlaufen kritischer Drehzahlen. Eine andere Lösung für eine Vibrationsdämpfung führt zu unerwünschten Vibrationen im Rotor.

Die US-Patente Nr. 3 779 451 und 3 938 354 beschreiben erfolgreichere Lösungen. Das erstgenannte Patent beschreibt eine Welle, die von einem Gummirohr umgeben ist, das wiederum in einem steifen Rohr eingeschlossen ist. Diese Konstruktion zeigt nur schwache Vibrationen, kann aber nicht eine bleibende Deformierung der Welle ausreichend verhindern.

Das zweitgenannte US-Patent verwendet auch eine feste, röhrenförmige Halterung, die jedoch die Welle mit reichlich Zwischenraum umgibt, so dass sie frei schwingen kann. Die Welle endet oben in einem Rotoradapter, der eine relativ kurze, röhrenförmige Verlängerung hat, die in die Halterung hineinreicht. Der Raum zwischen Rotoradapterverlängerung und Halterung beschränkt die laterale Ausschwenkung des oberen Wellenteils, um eine bleibende Deformierung zu verhindern. Dieses Modell wird vielfach hergestellt, ist jedoch in der Anwendung auf relativ geringe Rotationsgeschwindigkeiten beschränkt. Bei der zweiten kritischen Drehzahl oder darüber, wenn die Welle in der S-Form schwingt, kommt es zu Scherung, besonders wenn zudem schnell beschleunigt oder abgebremst wird. Da für viele gewöhnliche Zentrifugen die zweite kritische Drehzahl bei etwa 1000 U/min erreicht wird und selbst relativ kleine Tischzentrifugen etwa 6000 U/min leisten sollen, beschränkt die Konstruktion nach dem US-PS Nr. 3 938 354 die Verwendbarkeit dieser Zentrifuge.

Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, eine Zentrifuge mit einer Schaftanordnung vorzuschlagen, bei der Schwingungen so beherrschbar sind, dass bleibende Defor-mierungen durch mechanische Belastung des Rotors vermeidbar sind, und die Zentrifuge auch im Bereich der zweiten und dritten kritischen Drehzahl oder darüber ohne Schaden an der Schaftanordnung betrieben werden kann.

Weiterhin soll eine Zentrifuge mit einer Schaftanordnung geschaffen werden, die auch bei einer erheblichen Unwucht während des Betriebs nicht beschädigt werden kann. Ein Ziel der Erfindung ist, durch die Schaftanordnung einen «glatten» Lauf der Zentrifuge zu erzielen, so dass sie im Betrieb nicht «marschiert» und möglichst wenig Geräusch verursacht.

Die Schaftanordnung soll ferner schnelles Beschleunigen und Bremsen ermöglichen, so dass die Laufzeit erheblich verkürzt werden kann. Weiter sollen mit der Schaftanordnung verschiedene Rotoren benutzt werden können und Beschädigungen des Motors durch Rotorunwucht vermeidbar sein. Zudem soll die Schaftanordnung der Zentrifuge relativ langlebig und billig herstellbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Ausführungsformen davon sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Zentrifuge ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt bzw. zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer er-findungsgemäss gestalteten Zentrifuge,

Fig. 2 einen vergrösserten Längsschnitt durch eine Schaftanordnung der mit der Zentrifuge nach Fig. 1 verwendeten Art,

Fig. 3 und 4 Querschnitte längs den Linien 3-3 und 4-4 in Fig. 2 und

Fig. 5 bis 7 die Zentrifuge nach Fig. 1 mit vereinfachten Darstellungen des Verhaltens der flexiblen Spindel beim Betrieb der Zentrifuge im Bereich der ersten, zweiten bzw. dritten kritischen Drehzahl bzw. bei den bezüglichen Schwingungsformen.

Fig. 1 zeigt eine Zentrifuge mit einem Motor 14, einem Rotor 16 und einer Schaftanordnung 18, die die Rotationsenergie vom Motor auf den Rotor überträgt. Die Beschreibung bezieht sich auf eine auf dem Boden stehende Hochträgheitszentrifuge, wie sie zur Blutauftrennung verwendet wird. Die maximale Betriebsdrehzahl beträgt 6000 U/min, die durchschnittliche Betriebsdrehzahl 4200 U/min bei Verwendung eines Hochträgheitsrotors von 53,34 cm Durchmesser. Die Form der Schaftanordnung 18 ist nicht auf einen bestimmten Zentrifugentyp oder eine bestimmte Betriebsdrehzahl beschränkt. Die Vorteile der nachstehend zu beschreibenden Schaftanordnung kommen jedoch am besten bei einer Zentrifuge mit einem hohen Trägheitsmoment zur Geltung, bei der die Betriebsdrehzahlen hoch genug sind, um die Antriebsspindel in Schwingungszustände zu versetzen, die bei der zweiten oder dritten kritischen Drehzahl auftreten.

Der Motor 14 ist auf eine Stützkonstruktion 20 aufgeschraubt, bei der eine Stahlplatte 22 auf drei Gummipuffern 24 ruht. Schrauben 26 durchsezten die Stahlplatte 22 und die Gummipuffer 24 und verankern die Stützkonstruktion 20 auf der festen Unterlage 28. Die Gummipuffer 24 bieten eine elastische Federung mit vertikaler und horizontaler Bewegbarkeit, um die entstehende Vibrationsenergie abzufangen.

Die Schaftanordnung 18 enthält eine flexible Antriebsspindel 30 von länglicher, dünner Gestalt und kreisförmigem Querschnitt. Der Mittelteil 32 der Spindel 30 besitzt einen gleichmässig verjüngten Durchmesser, während das obere und untere Spindelende, d.h. die Anschlussabschnitte 34 und 36, einen etwas grösseren Durchmesser haben. Der untere Anschlussabschnitt 36 ist auf das Wellenende 38 des Motors 14 zentriert. Der Durchmesser des unteren Anschlussabschnittes 36 ist kleiner als der des Wellenendes 38.

Ein erstes rohrförmiges Glied in der Form einer inneren Spindelhülse 40 umgibt den Spindelmittelteil 32 unter Einhaltung eines Zwischenraums 42. Die Hülse 40 reicht bis kurz unter den oberen Anschlussabschnitt 34 nach oben. Ein unterer Klemmabschnitt 40a der Spindelhülse 40 umfasst das Motorwellenende 38. Der Klemmabschnitt 40a hält das Spindelende 36 umschlossen. Ein länglicher Spalt 44 im Abschnitt 40a ist durch Schrauben 46 überbrückt, um das Spindelende 36 auf dem Wellenende 38 zu verankern. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, werden die Schrauben 46 von der einen Seite des Spaltes 44 her in ein gegenüberliegendes Gewinde eingeschraubt. Das Spindelende 36 ist mit einem Stift 48 im Klemmabschnitt 40a verankert. Der obere Anschlussabschnitt 34 ist in ähnlicher Weise mit einem Stift 52 in einem Rotoranschlussglied oder -adapter 50 befestigt. Das obere Ende 34 der Spindel 30 sitzt satt in dem ein Gewinde aufweisenden Teil 50a des Adapters 50. Gleich unterhalb des

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Gewindeteils 50a beginnt ein konischer Abschnitt 50b des Adapters 50. Der Rotor 16 enthält eine entsprechende konische Bohrung mit einem Sackgewinde, in das das Gewindeteil 50a einzugreifen bestimmt ist. Um ein Festsitzen des Rotors 16 auf dem Adapter 50 zu vermeiden, ist der konische Oberflächenabschnitt 50b mit einer nichtgalvanisch aufgetragenen Nickelschicht und einem «Teflon»-BeIag versehen, wie z. B. unter der Bezeichnung Poly-On von Poly-Metals, Inc. in Springfield, Massachusetts, erhältlich.

Der Rotoradapter 50 läuft nach unten in ein zweites rohrförmiges Glied in der Form einer äusseren Hülse 54 aus, die die Spindel 30 und die Spindelhülse 40 mit einem Zwischenraum 56 konzentrisch umgibt. Die Hülse 54 endet kurz vor dem unteren Anschlussabschnitt 36. Im Ruhezustand sind die Teile der Schaftanordnung 18, nämlich die Spindel 30, die Spindelhülse 40 und die äussere Hülse 54 konzentrisch zueinander und drehen sich um dieselbe Rotationsachse 57. Wenn die Zentrifuge nicht oder unterhalb der ersten kritischen Drehzahl läuft, liegen das Wellenende 38 und die Massenzentren von Motor 14 und Rotor 16 ebenfalls auf der Achse 57.

Charakteristisch für die vorliegende Erfindung ist die signifikante Überlappung der Spindelhülse 40 und der äusseren Hülse 54, so dass zusammen mit den Zwischenräumen 42 und 56 die laterale Ausschwenkung von Rotor, Rotoradapter und oberem Spindelanschlussabschnitt 34 bezüglich der zentralen Rotationsachse 57 eingeschränkt wird. Genauer gesagt, die Abweichung wird so weit eingeschränkt, dass die Spindel 30 nicht bleibend deformiert oder sonstwie beschädigt wird. Daher werden mechanische Beanspruchungen wie das Laden oder Wechseln des Rotors oder erhebliches Ungleichgewicht während des Betriebes (wenn z.B. ein Probenbehälter fehlt) nicht die relativ empfindliche Spindel 30 zerstören.

Die Spindel 30 ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt, insbesondere aus einer 17-4 PH Legierung mit einem Elastizitätsmodul von 2 002 390 kg/cm2. Die Spindelhülse 40 und der Rotoradapter 50, einschliesslich der äusseren Hülse 54, sind vorzugsweise auch aus rostfreiem Stahl gefertigt. Die Spindel 30 sollte für 4 Stunden auf 640 °C erhitzt und luftgekühlt werden, um ohne zusätzliche Härtung auszukommen. Um Schmutz und Belag von den Stahlteilen zu entfernen, werden sie für 20 bis 30 Minuten in eine warme Lösung von 20% Vol. Salpetersäure und 22 g/Liter Natriumdichromat gegeben.

Die Spindel 30 und besonders deren Mittelteil 32 sind genügend dick, um grosse Torsionskräfte auszuhalten. Die Dicke bietet auch genügend Steifheit, um die Unwuchtkräfte relativ zur vertikalen Rotationsachse 57 auszugleichen, wie weiter unten noch genauer ausgeführt wird. Die Länge der Spindel 30 und besonders deren Mittelteil 32 steht in einer besonderen Beziehung zum Durchmesser, um besagte Funktionen zu erfüllen, die auch im Folgenden weiter beschrieben werden.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen die Schaftanordnung 18 während des Betriebes der Zentrifuge. In jeder der Figuren ist die flexible Spindel 30 durch eine Linie, die die axiale Mittellinie repräsentiert, dargestellt. Die Biegung der Spindel ist weit übertrieben gezeichnet, da die seitliche Auslenkung normalerweise etwa einige Hundertstel eines Zentimeters beträgt. Vor Inbetriebnahme der Zentrifuge sind Rotor, Spindel und Motorwellenende vertikal auf die Rotationsachse 57 ausgerichtet und die Spindelhülse 40 und die äussere Hülse 54 sind über ihre gesamte Länge konzentrisch. Laden oder Wechseln des Rotors 16 kann die Spindel 30 bleibend verbiegen, aber die sich überlappenden Hülsen 40 und 54 beschränken die Biegung so weit, dass kein bleibender Schaden entsteht. Zu Beginn der Rotation drehen sich Rotor, Spindel und Motorwellenende um ihre gemeinsame vertikale Achse 57. Wenn die erste kritische Drehzahl erreicht wird, führt die Spindel die erste kritische Schwingung aus (Fig. 5). Der Rotor 16 liegt schräg zur Horizontalen und sein Massenzentrum führt eine kreisförmige Bewegung um die Achse 57 aus. Der Motor ist gegenüber seiner Unterlage geneigt. Die Biegung der Spindel 30 entwickelt eine Federwirkung, die der Unwucht des Rotors entgegenwirkt. In diesem ersten Zustand neigen sich auch der Motor und sein Wellenende im selben Rhythmus wie der Rotor seitwärts, jedoch meist in weit geringerem Ausmass.

Es ist eine besondere Eigenheit der Spindel 30, dass durch ihre Ausbiegung automatisch ein Ausbalancieren der Zentrifugenteile erfolgt. Die Spindel 30 ist so proportioniert, dass die Ausbiegung und der damit verbundene Spannungszustand im verjüngten Mittelteil 32 der Spindel auftreten. Fig. 5 zeigt, dass der untere Teil der Spindel 30 im wesentlichen mit der Mittellinie 57 (Fig. 1,2) übereinstimmt, der obere Teil jedoch entsprechend der Rotorschrägstellung geneigt ist.

Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit wird die zweite kritische Drehzahl erreicht und die Spindel 30 geht in einen zweiten Schwingungszustand über, wie aus Fig. 6 ersichtlich. In diesem Zustand verbiegt sich die Spindel 30 S-förmig und Rotor und Motor neigen sich nicht mehr im gleichen Rhythmus gegenüber der Horizontalen. Der Rotor neigt sich weniger als der Motor und zudem wesentlich weniger als während dem ersten kritischen Zustand. Wie beim ersten Zustand wird auch hier durch den besonderen Aufbau der Schaftanordnung 18 ein automatisches Ausbalancieren erreicht. Diese Eigenschaft zeigt sich auch bei höheren Drehzahlen, z.B. wenn die dritte kritische Drehzahl erreicht wird und die Spindel 30 in einen dritten Schwingungszustand gelangt, wo sie gemäss Fig. 7 eine zusammengesetzte S-Form annimmt.

Die Eigenbalancierfähigkeit der Spindel 30 und die Gummipuffer 24 absorbieren zusammen den grössten Teil der auftretenden Vibrationsenergie. Dadurch ist ein glatter Lauf des Rotors während der gewählten Betriebsdrehzahl und während der Beschleunigung und der Abbremsung gewährleistet. Somit kann eine rasche Probenbehandlung im Rotor erreicht werden, die auch während der Abbremsung nicht gestört wird. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sich die Spindel in ihrem flexibelsten Bereich biegt und somit bei Beschleunigung und Abbremsung kaum mehr ausschwingt als währends des übrigen Betriebes üblich.

Die maximale Betriebsdrehzahl kann in der Hälfte der Zeit, die früher als zweckmässig angesehen wurde, erreicht werden. Durch die Steuerung der Vibrationen der Spindel und der Stützkonstruktion vermindert sich auch die Geräuschentwicklung und die Tendenz zum «Maschieren» der Zentrifuge. Die Begrenzung der Spindelausbiegung durch die Spindelhülse 40 und die äussere Hülse 54 ist wichtig während des Betriebs. Bei einer schwerwiegenden Unwucht, z.B. bei Fehlen eines Probenbehälters, verhindern Spindelhülse und äussere Hülse ein zu weites Ausschwingen, das zu bleibender Deformierung der Spindel und möglicherweise auch zur Beschädigung des Motors führen könnte. Diese Begrenzung ist wichtig, auch wenn die Zentrifuge selbst einen Unwuchtanzeiger hat, der automatisch die Bremsen in Betrieb setzt. Die Unwucht kann so plötzlich oder so stark auftreten, dass die Spindel oder der Motor beschädigt wird, bevor die Bremsen wirken können. Der untere Spindelanschlussabschnitt 36 ist zudem wesentlich dünner als das Motorwellenende 38, so dass eine unkontrollierte Unwucht zwar die Spindel 30 beschädigen könnte, nicht aber den Motor.

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Die beschriebene Zentrifuge ist als auf dem Boden stehende Hochträgheitszentrifuge mit einer Betriebsdrehzahl von 6000 U/min und einer Reihe auswechselbarer Rotoren gestaltbar. Die folgenden Daten beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel mit einem Rotor von 53,34 cm Durchmesser, der sechs 1-Liter-Proben aufzunehmen vermag und von Damon/IEC unter der Warennummer 981 verkauft wird. Die Spindel 30 hat eine Gesamtlänge von 21,84 cm. Die Anschlussabschnitte 34 und 36 sind 3,18 cm bzw. 3,8 cm lang und jeder hat einen Durchmesser von 2,54 cm. Der Mittelteil 32 der Spindel hat eine Länge von 14,6 cm und einen Durchmesser von 0,64 cm. Die Anschlussabschnitte gehen mit einer leichten Ausrundung in das Mittelteil 32 über; der Radius der Ausrundung beträgt etwa 0,97 cm. Das untere Ende des flexiblen Spindel-Mittelteils 32 befindet sich "33,66 cm über der Motor-Stütztkonstruktion 20 und das Massezentrum des Rotors liegt 48,3 cm über der Stützkonstruktion 20. Die Spindelhülse 40 hat eine Gesamtlänge von 20,78 cm; der Klemmabschnitt 40a reicht 7,32 cm hoch bis zum oberen Ende des Anschlussabschnittes 36. Der innere Durchmesser im Bereich des Abschnittes 36 ist 0,95 cm und ca. 1 cm über dem Anschlussabschnitt. Der äussere Durchmesser auf der Höhe des Mittelstücks 32 ist 1,52 cm. Bei Zentrierung ist der erste ringförmige Zwischenraum 42 gleichbleibend 0,13 cm weit.

Der Rotoradapter 50 hat eine Gesamtlänge von 17,78 cm, wobei der Gewindeteil 50a 1,78 cm lang, der konische Abschnitt 50b 3,02 cm lang ist und die äussere Hülse 54 sich 10,80 cm von der Kante 60 nach unten erstreckt. Der obere Anschlussabschnitt 34 steckt in einer Bohrung mit einem Innendurchmesser von 0,95 cm und einer Länge von 3,18 cm. Die äussere Hülse 54 hat einen Innendurchmesser von 1,78 cm un einen Aussendurchmesser von 2,29 cm. Der Innendurchmesser ist gleichbleibend auf 13,49 cm vom unteren Ende. Bei zentrierter Schaftanordnung 18 besitzt der ringförmige Zwischenraum 56 eine gleichbleibende Weite von 0,13 cm.

Der Rotor ist etwa 19 kg schwer, hat ein horizontales Trägheitsmoment von 64,85 kg/cm2 und ein polares Trägheitsmoment von 129,63 kg/cm2. Sein Massezentrum liegt 48,26 cm über der Motorstützkonstruktion. Der Motor wiegt etwa 21 kg, die Höhe seines Massezentrums liegt bei 15,24 cm; das horizontale Trägheitsmoment beträgt 30,62 kg/cm2 und das Wellenende 38 hat ein polares Trägheitsmoment von 0,60 kg/cm2. Die Stützkonstruktion ent-5 hält drei Gummipuffer 24, die in gleichen Abständen auf einem Teilkreis von 17,78 cm Durchmesser angebracht sind. Die vertikale Federkonstante der Befestigung beträgt 357,14 kg/cm und die laterale Federkonstante beträgt 89,29 kg/cm.

io Mit den angegebenen Daten erreicht die Zentrifuge die erste kritische Drehzahl bei 227 U./min, die zweite kritische Drehzahl bei 1134 U/min und die dritte kritische Drehzahl bei 3274 /min. Das Zentrum des geneigten Rotors liegt bei diesen Drehzahlen 28,40 cm, 20,52 cm bzw. 21,51 cm unter-15 halb des Massezentrums. Bei der ersten und zweiten kritischen Drehzahl liegt das Zentrum des geneigten Motors 19,40 bzw. 61,22 cm unterhalb des Massezentrums des Motors. Bei der dritten kritischen Drehzahl liegt das Zentrum der Motorneigung 1,12 cm über dem Massezentrum des Mo-20 tors. Bei der ersten kritischen Drehzahl verhält sich die Rotorversetzung zur Motorversetzung 4,1 : 1. Bei der zweiten kritischen Drehzahl ist das Verhältnis dagegen 1: 2,6; und bei der dritten kritischen Drehzahl ist das Verhältnis 1 : 1,6.

Die Zentrifuge wurde anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Schaftanordnung beschrieben, wobei der Rotoradapter vom oberen Spindelende nach unten ragt. Insbesondere kann die Schaftanordnung, die eine nach oben ragende Spindel mit abwärts reichender Adapterhülle beschreibt, diesbezüglich auch umgekehrt gestaltet werden, wobei die den Adapter tragende Hülse nach innen über die Antriebsspindel verlegt wird. Voraussetzung ist lediglich, dass die Zwischenräume und Überlappungslängen etwa die gleichen sind. Weil die flexible Antriebsspindel 30 Rotoren mit verschiedenen Massen und Massenverteilungen (hori-35 zontale und polare Trägheitsmomente) aufnehmen kann, so kann die Schaftanordnung an verschiedene Zentrifugenarten angepasst werden. Unter Verwendung der oben dargelegten Elemente kann die laterale Verbiegung der Spindel so eingeschränkt und die Eigenbalance der Schaftanordnung so be-40 einflusst werden, dass sie alle praktisch auftretenden kritischen Drehzahlen abdeckt.

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2 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Zentrifuge mit einem auf einer elastischen Stützkonstruktion (20) montierten Motor (14), einem im Abstand vertikal über dem Motor (14) angeordneten Rotor (16) und einer flexiblen Antriebsspindel (30), deren oberes Ende (34) mit einem Rotoranschlussglied (50) verbunden ist, welches zur demontierbaren Aufnahme des Rotors (16) gestaltet ist, und deren unteres Ende (36) mit dem Motor (14) verbunden ist, um den Rotor (16) anzutreiben, wobei die Antriebsspin-del (30) einen länglichen verjüngten Mittelteil (32) zwischen den genannten Enden (34, 36) aufweist, gekennzeichnet durch eine Schaftanordnung (18) mit einem ersten vertikal auf dem Motor (14) aufgesetzten, dem Rotor (16) zugewandten rohrförmigen Glied (40); einem zweiten, vom Rotoranschlussglied (50) ausgehenden und vertikal dem Motor (14) zugewandten rohrförmigen Glied (54), wobei das erste und das zweite rohrförmige Glied (40, 54) die Antriebsspindel (30) umgeben und erste und zweite im Querschnitt ringförmige Zwischenräume (42, 56) sowohl gegenüber der Antriebsspindel (30.) als auch untereinander festlegen, und sich im wesentlichen gleichgerichtet zur Spindel (30) erstrecken; ferner die Spindel (30) bezüglich des Motors (14) und des Rotors (16) derart vertikal ausgerichtet ist, dass durch Ausbiegung des verjüngten Mittelteils (32) beim Durchlaufen des ersten und mindestens des zweiten kritischen Drehzahlbereiches eine Selbstausrichtung des Rotors (16) erzielbar ist; und weiterhin die Längen des ersten und des zweiten rohrförmigen Gliedes (40, 54) und die Dimensionen des ersten und des zweiten Zwischenraumes (42, 56) so gewählt sind, dass nur eine begrenzte seitliche Auslenkung der Spindel (30) infolge Deformation an irgendeiner Stelle ihrer Längserstreckung beim Durchlaufen der genannten kritischen Drehzahlbereiche ermöglicht ist.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (42) der beiden Zwischenräume (42, 54) im Bereich der Spindel (30) ausreichend gross ist, um die Auslenkung der Spindel (30) bei der genannten Selbstausrichtung des Rotors (16) zu ermöglichen.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) so angeordnet ist, dass er mit einer Auslenkung gegenüber einer vertikalen Rotationsachse (57) zu drehen in der Lage ist, und die Abmessungen und der Ela-

5 stizitätsmodul der Spindel (30) gross genug sind, um in dieser eine Rückführkraft zu erzeugen, die ein polares Trägheitsmoment des ausgelenkten Rotors kompensiert.
4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenende (38) des Motors (14) auf das erste rohr-

io förmige Glied (40) ausgerichtet ist, und dieses die Spindel (30) mit dem Wellenende (38) verbindet.
5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl das erste als auch das zweite rohrförmige Glied (40, 54) jeweils bis in die Nähe des jeweils benachbar-

i5 ten Spindelendes (34, 36) hin erstreckt.
6. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des unteren Spindelendes (36) kleiner als der Durchmesser des Wellenendes (38) ist.
7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

20 dass der verjüngte Mittelteil (32) der Spindel (30) sich über eine Länge von 14,6 cm erstreckt und einen Durchmesser von 0,64 cm aufweist.
8. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite ringförmige Zwischenraum (42,

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9. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotoranschlussglied (50) einen konischen Oberflä-

30 chenabschnitt (50b) aufweist, auf dem der Rotor (16) zentriert ist, und dass dieser Oberflächenabschnitt mit einem Material beschichtet ist, welches ein Festsitzen des Rotors (16) auf dem konischen Oberflächenabschnitt verhindert.
10. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-

35 net, dass das Material des Oberflächenabschnittes eine nichtgalvanisch abgelagerte Nickelschicht ist, und dass diese Schicht mit einem Belag aus Polytetrafluoräthylen versehen ist.