CN101780438A - 摇摆式吊桶离心机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摇摆式吊桶离心机转子。离心机转子(10)包括具有中心毂(22)的转子本体(20)以及限定在转子本体(20)的径向相对侧面上的第一和第二吊桶接收空间(32)、(36)。第一对吊桶支承件(40a)、(40b)由转子本体(20)支承,以将摇摆式吊桶(12a)可枢转地支承在第一吊桶接收空间(32)中,且第二对吊桶支承件(40c)、(40d)由转子本体(20)支承,以将摇摆式吊桶(12b)可枢转地支承在第二吊桶接收空间(36)中。转子(10)还包括卷绕第一和第二对吊桶支承件的相反布置一个(40b)、(40d)的加强材料(50)。
Description
技术领域
本发明总体上涉及离心机转子,且更具体地涉及用于高速离心机的摇摆式吊桶转子。
背景技术
离心机用于将生物材料或其它材料的收集样品的成分进行分离。样品通常放置在构造成接收于在离心机中快速旋转的离心机转子中的管或其它容器中。一种类型的离心机转子包括摇摆式吊桶,该摇摆式吊桶可枢转地接合到转子本体,以允许当转子在离心工作期间旋转时携载在吊桶上的样品管或容器的纵向轴线从大致竖直方向旋转至大致水平方向。为了平衡在离心工作期间所经历的动态力,摇摆式吊桶转子通常设计成支承围绕纵向轴线大致对称设置的摇摆式吊桶。
摇摆式吊桶转子的一种结构是在转子的旋转轴线的径向相对侧面上支承两个摇摆式吊桶。这种结构的摇摆式吊桶通常称为“H型转子”,是因为由用于接收摇摆式吊桶的径向相对空间形成转子本体的大致H形状。示例性H型转子包括用于CENTRA-CL5CENTRIFUGE的IECTWO-PLACE ROTOR,它们均可从Thermo Fisher Scientific Inc.of Waltham,MA市售获得。
因为离心机转子在离心工作期间以很高的速度旋转,因此转子本体必须能够承受由摇摆式吊桶绕中心旋转轴线快速旋转产生的动态应力和作用力。因此,存在对于改良的摇摆式吊桶转子、例如克服了常规离心机转子的这些和其它缺陷的H型转子的需求。
发明内容
本发明克服了迄今为止已知用于离心机的摇摆式吊桶转子(例如,H型转子)的前述和其它缺点和缺陷。虽然本发明采用某些实施例进行说明,但是应当理解的是,本发明不局限于这些实施例。相反地,本发明包括可包含在本发明的精神和范围内的所有备选方式、变型和等效物。
在一方面,离心机转子包括具有中心毂的转子本体和限定在转子本体的径向相对侧面上的第一和第二吊桶接收空间。第一对吊桶支承件由转子本体支承,用于将摇摆式吊桶可枢转地支承在第一吊桶接收空间中;且第二对吊桶支承件由转子本体支承,用于将摇摆式吊桶可枢转地支承在第二吊桶接收空间中。转子还包括卷绕在第一和第二对吊桶支承件的相反布置的一个上的加强材料。在一个实施例中,加强材料包括碳纤维材料。在另一个实施例中,转子本体包括碳纤维板。
在另一方面,制造离心机转子的方法包括将第一和第二对吊桶支承件放置在转子本体上,用于将第一和第二摇摆式吊桶可枢转地支承在转子本体的径向相对侧面上。加强材料卷绕第一对吊桶支承件中的一个和第二对吊桶支承件中的相反布置的一个。加强材料还卷绕第一对吊桶支承件中的另一个和第二对吊桶支承件中的相反布置的另一个。在一个实施例中,加强材料包括树脂涂覆碳纤维。
本发明的上述和其它目的和优势将从附图及其说明书显而易见。
附图说明
附图包括在该说明书中并组成其一部分,附图示出了本发明的实施例,且附图与上述的发明内容以及下述的具体实施方式一起用于解释本发明。
图1是根据本发明一个实施例的示例性复合H型转子系统的透视图;
图2A是图1中复合H型转子组件的转子本体的局部分解透视图,示出了吊桶支承件在转子本体上的安装;
图2B和2C是图2A中转子本体的透视图,示出了碳纤维束绕转子本体的吊桶支承件的卷绕;
图2D是根据本发明一个实施例的碳纤维卷绕H型转子的透视图,示出了摇摆式吊桶在吊桶支承件上的布置;
图2E是图2D中H型转子组件的透视图,示出了包括堆叠的微板的微板盘在摇摆式吊桶上的布置;
图3A是沿着线3A-3A截取的图1中H型转子组件的局部截面正视图,并示出了停止时的H型转子组件;和
图3B是图3A中H型转子组件的局部截面图,示出了在离心工作期间的H型转子组件。
具体实施方式
参考附图,图1示出了根据本发明一个实施例的示例性离心机转子组件10。离心机转子组件10包括支承载具14的第一和第二摇摆式吊桶12a、12b。载具14用于容纳具有用于接收样品的多个巢室18的微板16或者用于容纳接收用于离心的样品管或其它容器的管架(未示出)。在所示的实施例中,每个载具14容纳串联的微板16堆,其中每堆中有两个微板16。然而应当理解的是,各种其它类型的微板16和载具14可备选地支承在摇摆式吊桶12a、12b上,或者各种其它结构的摇摆式吊桶可用来便于将所收集的样品在其它类型的容器中进行离心操作。
继续参考图1以及还参考图2A,离心机转子组件10可包括具有中心毂22的转子本体20,在中心毂22上具有从其贯穿的通孔24,用于接收耦合件C,耦合件C将转子本体20紧固到离心机主轴S(如图3A和3B所示),使得转子本体20绕旋转轴线26旋转。在所示的实施例中,转子本体20还包括布置成靠近通孔24的多个孔28,该孔28构造成接收耦合件C上的相应凸起(未示出)。在一个实施例中,中心毂22是大致细长形,且第一对隔开的臂部30a、30b从中心毂22向外延伸以限定第一吊桶接收空间32。第二对隔开的臂部34a、34b在与第一对臂部30a、30b相反的方向上从中心毂22向外延伸以限定第二吊桶接收空间36。
在一个实施例中,转子本体20可由已经堆叠或压缩模制的树脂涂覆的碳纤维条或板制成,以形成整体式结构。压缩模制转子本体20还可包括限定转子本体20的一部分(例如,中心毂22的一部分)的金属插入件。应当理解的是,可采用各种其它材料和方法来制成转子本体20。例如,转子本体20备选可整体地或部分地由聚合物、金属(包括钢、钛或铝)或者适合用于制成用于离心机的转子本体的各种其它材料制成。
第一对吊桶支承件40a、40b设置在第一臂部30a、30b上且第二对支承件40c、40d设置在第二臂部34a、34b上,用于将第一和第二摇摆式吊桶12a、12b分别可枢转地支承在转子本体20的第一和第二吊桶接收空间32、36中。在所示的实施例中,每个吊桶支承件40a、40b、40c、40d包括销42和接合到销42的衬套或凸耳48,该销42具有与中心毂的纵向轴线46大致平行对齐的纵向轴线44。应当理解的是,吊桶支承件40a、40b、40c、40d备选地可包括适于将摇摆式吊桶12a、12b可枢转地支承在吊桶接收空间32、36中的各种其它结构。作为非限制性实例,吊桶支承件40a、40b、40c、40d备选地可包括不具有凸耳的销、或可包括限定用于接收与摇摆式吊桶12a、12b相关联的相应销结构的轴颈的结构。当转子本体20由压缩模制碳纤维材料或其它可模制材料制成时,吊桶支承件40a、40b、40c、40d可与转子本体20整体地模制。备选地,通过采用粘结剂或用于将吊桶支承件40a、40b、40c、40d紧固地安装到转子本体20上的任何其它合适工艺,吊桶支承件40a、40b、40c、40d可紧固到转子本体20上。
继续参考图1并参考图2B和2C,离心机转子组件10还包括围绕相反布置的吊桶支承件40a、40b、40c、40d卷绕的加强材料50。更具体地说,该加强材料围绕第一对吊桶支承件中的一个40a和相反布置的第二对吊桶支承件中的一个40c而卷绕,如图2B所示。类似地,加强材料50围绕第一对吊桶支承件中的另一个40b和相反布置的第二对吊桶支承件中的另一个40d而卷绕,如图2C所示。图2B和2C还示出了将加强材料50围绕各自相反布置的支承件40a、40b、40c、40d卷绕的示例性方法,其中加强材料50由引导器52导向到转子本体20上,从而沿着各自臂部30a、30b、34a、34b延伸并围绕各自吊桶支承件40a、40b、40c、40d。在一个实施例中,加强材料50可通过将转子本体20绕穿过中心毂22的纵向轴线26旋转且同时用引导器52导向加强材料50的路径而卷绕各自吊桶支承件40a、40b、40c、40d和臂部30a、30b、34a、34b。备选地,转子本体20可保持固定,且引导器52可在围绕各自吊桶支承件40a、40b、40c、40d和臂部30a、30b、34a、34b的轨道路径上移动并同时将加强材料50导向在转子本体20上。
虽然在本文已经描述了以顺序操作将加强材料50卷绕吊桶支承件40a、40b、40c、40d和臂部30a、30b、34a、34b,但是应当理解的是,加强材料50可备选地同时卷绕相反方向的吊桶支承件40a、40b、40c、40d和臂部30a、30b、34a、34b的对。
在一个实施例中,加强材料50包括树脂涂覆碳纤维束,例如可从Toray Industries,Inc.of Tokyo,Japan可市售获得的24K碳纤维束。在碳纤维束如上所述地卷绕各自吊桶支承件40a、40b、40c、40d和臂部30a、30b、34a、34b之后,加强材料50可通过施加热量和/或压力至碳纤维卷绕转子本体20而固化,以形成大致整体式结构。
现参考图2D和2E,第一和第二对吊桶支承件40a、40b、40c、40d布置成并构造成用相应的第一和第二吊桶接收空间32、36来接收和可枢转地支承摇摆式吊桶12a、12b。在所示的实施例中,摇摆式吊桶12a、12b包括具有大致矩形底座60的框架结构和布置在底座60的相反两端上的向上延伸耳部62。开槽孔64穿过每个耳部62形成且构造成接收于与吊桶接收空间32、36相关联的吊桶支承件40a、40b、40c、40d中的一个的凸耳48上方,以便摇摆式吊桶12a、12b可枢转地支承于其上,如图2E所示。摇摆式吊桶12a、12b还包括提供在耳部62的各自向内朝向的侧面上的台阶状凸起66,用于将微板载具14接合并保持在摇摆式吊桶12a、12b上。
参考图2E,每个微板载具14包括具有外侧壁70a、70b、70c、70d和中心壁72的大致矩形框架,其限定用于接收和支承在其中的微板16的串联堆的第一和第二隔间74、76。从中心壁72竖直突起的凸片78具有从其贯穿的孔80,以利于将载具14加载到摇摆式吊桶12a、12b上并将载具14从摇摆式吊桶12a、12b卸载。从载具14的相反布置侧壁70c、70d穿过形成的孔82与摇摆式吊桶12a、12b的耳部62上的凸起66互补地形成,使得当载具14就坐在用于离心操作的摇摆式吊桶12a、12b上时凸起66接合载具14并帮助将载具14保持在摇摆式吊桶12a、12b上,如图1和3A所示。
图3A是描述了支承摇摆式吊桶12a、12b和载具14的离心机转子组件10的截面图,此时转子组件10没有旋转。摇摆式吊桶12a、12b悬挂在吊桶支承件40a、40b、40c、40d上,使得容纳在载具14中的微板16的巢室18的纵向轴线与转子本体20的旋转轴线26大致平行对齐。图3B示出了在离心机转子组件10绕其旋转轴线26快速旋转期间的图3A离心机转子组件10。在快速旋转期间,摇摆式吊桶12a、12b绕吊桶支承件40a、40b、40c、40d枢转,使得摇摆式吊桶12a、12b的底座60以从中心毂22大致径向向外的方向旋转,藉此微板16的巢室18的纵向轴线可对齐成大致垂直于转子本体20的旋转轴线26。在离心机转子组件10的这种快速旋转期间,卷绕各自吊桶支承件40a、40b、40c、40d的加强材料50对抗由摇摆式吊桶12a、12b施加到吊桶支承件40a、40b、40c、40d上的惯性力。
虽然以各种实施例的说明描述了根据本发明的原理的各个方面,且相当详细地描述了实施例,但是它们不旨在将本发明的范围限制在这种细节中或决不将本发明的范围限定在这种细节中。本文示出和说明的各种特征可以单独或以任何组合进行使用。附加优势和修改将对于本领域技术人员来说显而易见。因此,从更广义的方面来说,本发明不限定于具体细节、示例性装置和方法以及所示出和描述的描述性示例。因此,可以违背这种细节而不偏离本发明一般概念的范围。
Claims (10)
1.一种离心机转子,包括:
转子本体,所述转子本体包括中心毂和穿过所述中心毂的孔,所述孔与所述转子本体的旋转轴线对齐;
限定在所述转子本体的径向相对侧面上的第一和第二吊桶接收空间;
由所述转子本体支承的第一对隔开的吊桶支承件,用于将摇摆式吊桶可枢转地支承在所述第一吊桶接收空间中;
由所述转子本体支承的第二对隔开的吊桶支承件,用于将摇摆式吊桶可枢转地支承在所述第二吊桶接收空间中;
加强材料,所述加强材料卷绕所述第一对吊桶支承件中的一个和所述第二对吊桶支承件中的相反布置的一个;和
加强材料,所述加强材料卷绕所述第一对吊桶支承件中的另一个和所述相反布置的第二对吊桶支承件中的另一个。
2.根据权利要求1所述的离心机转子,其特征在于,所述吊桶支承件包括销,所述销适于接合在摇摆式吊桶上的相应销接收结构。
3.根据权利要求1所述的离心机转子,其特征在于,所述加强材料包括碳纤维。
4.根据权利要求1所述的离心机转子,其特征在于,所述转子本体还包括:
第一对臂部,所述第一对臂部从所述中心毂延伸且限定所述第一吊桶接收空间;和
第二对臂部,所述第二对臂部从所述中心毂延伸且限定所述第二吊桶接收空间;
所述第一对吊桶支承件由所述第一对臂部支承,且所述第二对吊桶支承件由所述第二对臂部支承。
5.根据权利要求4所述的离心机转子,其特征在于:
在卷绕所述吊桶支承件时,所述加强材料被沿着所述第一对臂部中的一个和所述第二对臂部中的相反布置的所述一个导向;和
在卷绕所述吊桶支承件时,所述加强材料被沿着所述第一对臂部中的另一个和所述第二对臂部中的相反布置的所述另一个导向。
6.根据权利要求1所述的离心机转子,还包括第一和第二摇摆式吊桶,所述第一和第二摇摆式吊桶分别可枢转地支承在所述转子本体上且在所述第一和第二吊桶接收空间中。
7.根据权利要求1所述的离心机转子,其特征在于,所述转子本体包括碳纤维板。
8.一种制造离心机转子的方法,包括:
将第一对隔开的吊桶支承件放置在转子本体上,用于将第一摇摆式吊桶可枢转地支承在所述转子本体上;
将第二对隔开的吊桶支承件放置在所述转子本体上,用于将第二摇摆式吊桶与所述第一摇摆式吊桶径向相对地可枢转地支承在所述转子本体上;
将加强材料卷绕所述第一对吊桶支承件中的一个和所述第二对吊桶支承件中的相反布置的一个;和
将加强材料卷绕所述第一对吊桶支承件中的另一个和所述第二对吊桶支承件中的相反布置的另一个。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述加强材料包括树脂涂覆碳纤维,所述方法还包括:
将所述树脂涂覆碳纤维加强材料固化。
10.根据权利要求8所述的方法,还包括:
由碳纤维板材料制成所述转子本体。
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