CN103180049A - 用于实验室离心机的转子支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轴向固定实验室离心机的可套到一个垂直延伸的可旋转支承的轴（3）上的转子（1）的锁止系统，其特征在于多个锁止杆（7）的布置结构，各锁止杆分别在包含所述轴线（2）的平面中在锁止位置和解锁位置之间围绕垂直于轴（3）延伸的轴线（8）可转动地支承，锁止杆可分别与转速相关地自动从解锁位置转移到锁止位置和从锁止位置转移到解锁位置。锁止杆（7）支承在转子（1）上，在轴（3）上设置环形槽（6），环形槽在锁止位置中与锁止杆（7）嵌接，锁止杆（7）在预紧时处于解锁位置。与现有技术相比优点是，在没有工具的情况下，转子的安装和拆卸都可仅通过套到轴（3）上和/或从轴上取下进行，而且分别与转速相关地进行。

Description

用于实验室离心机的转子支承装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于实验室离心机的转子支承装置。

背景技术

这种实验室离心机的转子在壳体内可从上方套到一个轴的或与该轴固定连接的组件的端部上，该轴或组件与离心机驱动装置连接。该转子在周界面上设有容纳部，所述容纳部用于装入容纳有需要离心处理的物质的容器。鉴于高的回转速度和随之而来的事故危险，必须特别注意转子在轴上可靠且运行安全的配合。在此可由于离心机壳体内的使转子从轴上抬起的空气动力学效应、但也由于侧向撞击离心机壳体而产生危险。由于使用不同的转子，所以各转子可更换地与轴连接，其中用于安装和/或拆卸转子的费用和所需时间可根据位于转子和轴之间的锁止装置的结构设计而有所不同。

文献WO2010/025922A1公开了一种类似的转子支承装置，其中，具有锥形内轮廓的套筒可套到具有互补的锥形外轮廓的垂直延伸的驱动头上。该驱动头设有轴向平行延伸的销的布置结构，所述销在套接状态中伸入转子的相应空隙中并用于围绕转子和驱动头的共同轴线施加携带作用。该驱动头还带有两个彼此径向相对置的、可围绕彼此的且与驱动头的轴线平行的轴线克服复位弹簧的力转动的耦合元件，所述耦合元件在转子静止状态中安放在上述套筒的环形面上并且在该位置中已经形成转子的套接位置的轴向固定。环形面构造成锥形的，确切而言使得随着转子转速的升高，所述内轮廓和外轮廓变得越来越牢固地贴靠彼此。虽然转子的安装可在没有工具的情况下仅通过套到驱动头上来进行，但为了拆卸需要设有按键的销状操作元件，以便将即使在静止状态中依然起作用的耦合元件转移到复位位置，在该复位位置中耦合元件不再安放在所述环形面上。耦合元件、其复位弹簧以及操作元件的安装也需要可观的结构体积。

发明内容

有鉴于此，本发明的任务在于，以结构上更加简单的方式且在简化转子拆卸过程方面改善开头所提类型的转子支承装置。该任务通过具有权利要求1特征部分的特征的这种转子支承装置得以解决。

本发明的重点在于，转子的安装和拆卸通过将该转子套到轴的或与该轴固定连接的构件的所面对的端部上和/或从该所面对的端部上拔下而实现，而且无需工具或集成到转子支承装置中的需要手动操作的切换机构。因此可以最简单的方式且快速地更换转子，在此仅以转子的静止状态为前提。为此目的设置一种锁止系统，该锁止系统包括多个锁止杆，所述锁止杆可在包含转子或轴的整个轴线的平面中在锁止位置和解锁位置之间转动。锁止杆的转动运动被自动引入，确切而言与转速相关地在作用于锁止杆的离心力的共同作用下自动引入。

根据权利要求2的特征，锁止杆从锁止位置到解锁位置的转动运动也根据作用于锁止杆上的离心力与转速相关地自动引入。

与转速相关地自动形成从解锁位置到锁止位置以及从锁止位置到解锁位置的转动运动在最简单的情况下例如可通过每个锁止杆相对于其转动轴线的这样的质量分布来实现，即，使解锁位置因重力而成为稳定的切换位置，在低于定义的转速时锁止杆自动转入该切换位置中。

根据权利要求3的特征，锁止杆优选支承在转子上，并且锁止杆与设置在轴上的或与轴固定连接的构件上的环形槽共同作用。由于锁止杆与环形槽的嵌接防止转子的轴向拔出。锁止杆优选均匀分布地设置在周界方向上，因此力均匀地从转子传递到轴上。

只要有足够的安装体积可供使用，锁止杆系统也可设置在与轴固定连接的构件上并与在转子的内轮廓中制出的环形槽共同作用。

根据权利要求4和5的特征，设置加载所有锁止杆的环形弹簧，借助该环形弹簧实现弹簧预紧，利用该弹簧预紧确保解锁位置。因此所有锁止杆在该位置中承受相同的机械应力。此外，环形弹簧与转速相关地使所有锁止杆从锁止位置自动转移到解锁位置，在解锁位置中可简单地从轴上轴向拔下转子。

权利要求6的特征涉及锁止杆的一种变型方案，即，该锁止杆虽然可与转速相关地在离心力的共同作用下从解锁位置转移到锁止位置，但锁止位置无需弹簧力的共同作用而因重力构成稳定的切换位置，并且解锁位置因弹簧力而构成另一稳定的切换位置。锁止杆的这种双稳定的切换特性可通过相对于转动轴线的相应质量分布结合加载锁止杆的弹簧元件的适配于锁止杆的尺寸和定位来实现。在转子加速期间因离心力形成锁止位置，该锁止位置在制动期间保持直至静止状态。在此情况下仅通过拔下转子即可引起向解锁位置的转动，由此可向锁止杆施加携带作用并使锁止杆转入解锁位置。

根据权利要求7的特征，每个锁止杆借助滚动轴承支承在转子的空隙中。

根据权利要求8的特征，每个锁止杆设有控制体，其质量以如下方式确定并相对于其轴线设置，即，由于作用于该控制体上的离心力引起从由弹簧预紧确保的解锁位置朝锁止位置的方向的转动。为此目的，锁止杆以双侧杠杆的方式被支承，其中控制体位于锁止杆的转动轴线的一侧上，通过锁止杆的质量和相对于转动轴线的质量分布，在考虑弹簧预紧的情况下可在结构上实现与转速相关的转动特征。

权利要求9和10的特征涉及锁止杆和所述环形槽的另一种方案。在任何情况下，环形槽具有用于贴靠到锁止杆的锁止边缘上的区段，其中锁止边缘根据作用于控制体的离心力被压紧到该区段上，在此在实验室离心机运行时产生牵引转子向下（即朝轴的或与该轴固定连接的构件的贴靠面）的力。

权利要求11和12的特征涉及锁止杆的用于容纳环形弹簧的空隙的可替换实施方式。所述空隙应这样构造，使得可简单安装环形弹簧并且还确保可靠避免环形弹簧意外脱出空隙。为此目的，空隙可设有插入缝槽，即构造成在周界方向上开口的轮廓。在此情况下，通过缝槽的位置和尺寸防止环形弹簧脱出空隙。但空隙也可构造成封闭的轮廓，从而在初始状态中作为线性弹簧元件存在的弹簧被依次穿入这些空隙中，其中其端部最终彼此连接以构成一个环形弹簧。

可以看出，借助本发明的转子支承装置实现一种操作特别简单的实施方式，其允许在最短的时间内更换转子。

附图说明

下面参考附图中所示实施例详细说明本发明。附图如下：

图1为根据本发明的转子支承装置的局部剖切透视图；

图2为根据本发明的转子支承装置的垂直剖面侧视图；

图3为根据图2的转子支承装置的处于解锁位置中的局部放大图；

图4为根据图2的转子支承装置的处于锁止位置中的局部放大图；

图5为图3中的放大的局部V；

图6为图3中的放大的局部VI；

图7为图4中的放大的局部VII；

图8为图4中的放大的局部VIII；

图9为图5中的细节部分IX；

图10为图4中的细节部分X。

具体实施方式

图1和2分别示出实验室离心机的转子1，该转子可套到围绕轴线2可旋转地支承的轴3的上端部上。轴3以在附图中未示出的方式与驱动装置连接。

转子1以已知的方式在周界区域中设有空隙4，各空隙以一个角度朝轴线2的方向向上延伸并分别用于容纳需要离心处理的混合物的容器。

轴3在其用于套接转子1的上端部5上具有多个沿轴向从上向下依次锥形扩大的区段，其中转子1的内轮廓具有适配于上述区段的区段。尤其是，轴3的外轮廓具有环形槽6，该环形槽致力于与还将在下文说明的锁止系统共同作用，该锁止系统用于确保转子1固定地配合在套接位置中，而且尤其是在实验室离心机运行期间确保转子1固定地配合在套接位置中。

锁止系统包括锁止杆7的布置结构，各锁止杆分别围绕垂直于轴线2延伸的轴线8可转动地支承在转子1的内轮廓的空隙9中。在周界上均匀分布地设置多个这种锁止杆7，其轴线全部在垂直于轴线2的共同的平面中延伸。因此，每个锁止杆7可在亦包含轴线2的平面中转动。为了实现锁止杆7的可重复的平稳的转动运动，锁止杆优选通过滚动轴承15支承在空隙9内。

每个锁止杆7在其朝向轴3的端部上具有锁止边缘10，该锁止边缘以还将在下文说明的方式设置为和构造用于与环形槽6嵌接。

每个锁止杆7在其与锁止边缘10相对的端部上具有柱形的控制体11。最后，所有锁止杆7通过一个环形弹簧12连接，所述环形弹簧装入每个锁止杆7的一个相应的空隙13中。锁止杆7的空隙13相对于轴线8这样设置，使得在转子1的静止状态中可通过环形弹簧12向锁止杆7施加将所有锁止杆7保持在图3所示的解锁位置中的力。该位置的特征是，锁止边缘10贴靠在空隙9的底部区域14上（就此而言底部区域实现止挡功能）并且同时转出与环形槽6嵌接的嵌接区域。因此通过环形弹簧12确保解锁位置。

如果转子1通过轴3而围绕轴线2旋转，在超过定义的由环形弹簧12的力在结构上规定的转速时，锁止杆7由于作用于所有控制体11上的离心力而围绕其轴线8偏转，更确切地说，从图3所示的解锁位置偏转到图4所示的锁止位置中，在锁止位置中锁止边缘10与环形槽6嵌接。

在借此与转速相关地自动形成的锁止位置中形锁合地确保转子1在轴3上的轴向位置。

尤其如图5至8所示，环形槽6的横截面轮廓包括向上且关于轴3的轴线向内至少近似直线延伸的第一下侧的区段16，在该区段上连接一个弯曲的区段17，该弯曲的区段构成用于锁止杆7的锁止边缘10的贴靠边缘。

在转子1的运行状态中，转子因离心力而使锁止杆7从图5所示的解锁位置顺时针围绕轴线8旋转直至以锁止边缘10贴靠在区段17上为特征的锁止位置中，产生使转子1向下沿箭头18的方向牵引到轴3上的力，因此转子1的锥形内轮廓区段可靠地无间隙地贴靠在轴3的互补的锥形外轮廓区段上。

如图9、10所示，每个锁止杆7的空隙13的特征在于插入缝槽19，通过该插入缝槽可将环形弹簧12装入每个锁止杆7的空隙13中。环形弹簧12在此可作为环形结构来安装。

在图9所示的解锁位置中，环形弹簧12贴靠在空隙13的径向内侧20上并向锁止杆施加将贴靠在转子1的空隙9的底部区域14上的锁止杆7固定在该位置中的力。相反，在图10所示的锁止位置中，环形弹簧12向外偏转直至贴靠在空隙13的径向外侧21上。

在每种情况下，空隙13的横截面轮廓因插入缝槽19而在该位置上构成横截面减小部，该横截面减小部的尺寸使得可靠避免环形弹簧12因离心力而意外或偶然脱出空隙13。

在实践中，环形弹簧12可被设计为蠕虫弹簧22（Wurmfeder），其在内侧引导弹簧钢丝芯23以进行稳定。这种弹簧可用作线性结构元件，其端部在安装时被彼此连接以形成环形结构。这样做的优点是，仅使用用于容纳蠕虫弹簧22的孔或类似的在周界面上封闭的空隙轮廓来代替插入缝槽19。由此可靠避免环形弹簧12因离心力而径向脱出。

借助上述实施方式可以看出，根据本发明的转子支承装置允许将转子1从上方轴向套到轴3上，在此因转子1的旋转而自动形成形锁合的固定、尤其是锁止，即通过锁止杆7与环形槽6嵌接而自动形成形锁合的固定。

当低于最小转速时，锁止状态同样自动解开，即由于环形弹簧12的复位力而自动解开，从而锁止杆7自动转移到解锁位置中，并且随后可取下转子1。

附图标记列表

1     转子

2     轴线

3     轴

4     空隙

5     上端部

6     环形槽

7     锁止杆

8     轴线

9     空隙

10    锁止边缘

11    控制体

12    环形弹簧

13    空隙

14    底部区域

15    滚动轴承

16    区段

17    区段

18    箭头

19    插入缝槽

20    内侧

21    外侧

22    蠕虫弹簧

23    弹簧钢丝芯

Claims (12)

1.一种用于实验室离心机的转子支承装置，包括能套到围绕轴线（2）可旋转地支承的轴（3）上的转子（1）和用于轴向固定转子（1）的锁止系统，其特征在于，锁止系统包括多个锁止杆（7）的布置结构，各锁止杆分别在包含所述轴线（2）的平面中在锁止位置和解锁位置之间围绕垂直于所述轴线（2）延伸的轴线（8）被可转动地支承，所述锁止杆在锁止位置中使转子（1）相对于轴（2）轴向固定，并且所述锁止杆（7）能与转速相关地至少从解锁位置自动地转移到锁止位置。

2.根据权利要求1所述的转子支承装置，其特征在于，所述锁止杆（7）能与转速相关地从锁止位置自动地转移到解锁位置。

3.根据权利要求1或2所述的转子支承装置，其特征在于，所述锁止杆（7）支承在转子（1）上；并且在轴（3）上设置环形槽（6），在锁止位置中该环形槽用于与所述锁止杆（7）共同作用。

4.根据权利要求1至3之一所述的转子支承装置，其特征在于，所述锁止杆（7）在弹簧预紧下处于解锁位置中。

5.根据权利要求4所述的转子支承装置，其特征在于，为了形成弹簧预紧，设有环形弹簧（12），该环形弹簧容纳在所述锁止杆（7）的空隙（13）中。

6.根据权利要求1和3至5中之一所述的转子支承装置，其特征在于，每个锁止杆（7）相对于所述轴线（8）的质量分布这样构造，使得锁止位置因重力而是稳定的，并且能够通过从轴（3）上轴向拔下转子（1）从而向锁止杆（7）施加携带作用而形成解锁位置。

7.根据权利要求1至6之一所述的转子支承装置，其特征在于，每个锁止杆（7）借助滚动轴承（15）可转动地支承在转子（1）的空隙（9）中。

8.根据权利要求1至7之一所述的转子支承装置，其特征在于，在每个锁止杆（7）上设置控制体（11），用于产生为了引起朝锁止位置的方向的转动运动所需的离心力。

9.根据权利要求3至8之一所述的转子支承装置，其特征在于，在每个锁止杆（7）上模制有锁止边缘（10），该锁止边缘在锁止位置中与环形槽（6）嵌接。

10.根据权利要求3至9之一所述的转子支承装置，其特征在于，环形槽（6）包括一个直线区段（16）和一个与该直线区段连接的弯曲区段（17），所述直线区段用于导入所述锁止杆（7）的所面对的端部，所述弯曲区段用于贴靠该所面对的端部。

11.根据权利要求5至10之一所述的转子支承装置，其特征在于，每个用于容纳环形弹簧（12）的空隙（9）具有插入缝槽（19）。

12.根据权利要求5至10之一所述的转子支承装置，其特征在于，每个用于容纳环形弹簧（12）的空隙具有在周界面上封闭的轮廓。

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