CN103480511A - 将驱动系统可释放地连接到离心机转子上的离心机驱动头、包括该驱动头的设备和离心机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心机驱动头（1），用于将驱动系统可释放地连接到离心机（7）的转子（5）上。该离心机驱动头包括基体（2）以及至少第一和第二联接元件（3，4），基体（2）被安装成绕旋转轴线（R）旋转，所述联接元件（3，4）安装在基体（2）上以绕旋转轴线（30，40）朝外转动。第一和第二联接元件（3,4）相互不同。本发明还涉及一种用于离心机（7）的设备（6），该设备（6）除了包括离心机驱动头（1）以外，还包括转子（5）的轮毂（50，50'）。根据联接元件和轮毂的结构，第一和/或第二联接元件能转动到轮毂（50，50'）的凹口（51，51'）。本发明也涉及一种离心机（7）。

Description

将驱动系统可释放地连接到离心机转子上的离心机驱动头、包括该驱动头的设备和离心机

技术领域

本发明的技术领域涉及保持样品容器的离心机，用于在离心机转子的高转速下分离样品中所含的成分。更具体而言，本发明涉及一种离心机驱动头，用于将驱动系统可释放地连接到离心机转子上，该驱动头包括基体和至少两个能从基体朝外转动的联接元件。本发明还涉及一种用于离心机的设备，该设备包括离心机驱动头和至少一个用于转子的轮毂。最后，本发明还涉及一种包括所述驱动头或所述设备的离心机。 

背景技术

现有技术公开了一些解决方案，采用这些解决方案，可将离心机转子牢固地安装在驱动轴上。例如，众所周知的是，通过螺纹将转子压装到驱动轴的圆锥座上。 

德国专利文献DE19721335A1公开了一种解决方案，即，通过专用的夹盘将转子安装在驱动轴上。该解决方案不能实现自动锁定，且需要工具来拆卸转子。 

欧洲专利文献EP0712667B1中公开了一种自动锁定方案。但是，该文献中公开的解锁机构难以应用到许多传统设计结构的转子中，在没有游隙的情况下也不能有效地引导转子，从而在相对高的载荷和转速下会导致动力不稳定。 

欧洲专利文献EP0911080A1公开了一种系统，能保证完全没有游隙且能充分接近解锁机构。但是，这种系统仅适于特殊类型的转子，这类转子不会在相反于连接方向的方向上产生任何力（例如，浮力）。 

德国专利文献DE102008045556A1根据欧洲专利文献EP0911080 A1的原理进行了改进，明确地提供了一种方案来抵消大致最高达100N的浮力。如果力小于该值，那么就不能在轴向上将转子从驱动头上释放下来。但是，当浮力更高和/或转速非常高时，这种系统就达到其极限。如果浮力高且同时联接元件枢转，或者，如果摩擦组合性能更差，那么，就会阻碍系统的自动锁紧性能，从而转子就能在轴向上从驱动头上释放出来。另外，在非常高的转速下，由于离心力高而引起转子被卡住，这样，就无法总是容易地拆卸联接元件。 

发明内容

因而，本发明的目的是克服上述现有技术的缺点。更具体而言，本发明的目的是提供一种离心机驱动头，该离心机驱动头包括自动锁定和快速释放连接件。在宽的转速范围（从转子的空闲状态至转速为30000rpm（每分钟转数）的范围）内，该驱动头可保证转子被牢固地固定，而不会被卡住。另外，本发明是普遍适用的，即，本发明既适用于快速旋转的轻质转子，也适用于慢速旋转的重质转子。并且，本发明也能吸收由于浮力而产生的高轴向力。 

本申请中所限定技术方案的主题能达到本发明的目的，而本申请的其他方面描述了本发明的特别有益的实施例。 

根据第一方面，本发明涉及一种离心机驱动头，用于将驱动系统可释放地连接到离心机转子上。该驱动头包括基体以及至少一个第一联接元件和至少一个第二联接元件，基体能绕旋转轴线旋转，所述联接元件安装在基体上以绕旋转轴线向外转动。第一和第二联接元件相互不同。离心机驱动头在下文也仅称之为“驱动头”。驱动头以本质公知的方式整体地连接到驱动轴上或通过紧固构件连接到驱动轴上，将驱动力从离心机马达传递给转子。 

因而，离心机驱动头的设计结构基本上等同于本申请人的德国专利文献DE102008045556A1号中公开的驱动头，但是它们的不同在于，本发明的设计结构中使用了至少两个不同的联接元件。这些联接元件用于以本质公知的方式（相较于DE102008045556A1）将转子可拆卸 地安装在离心机驱动头上。在联接元件的向内枢转位置上，联接元件不从离心机驱动头的外周伸出，或者，它们仅从外周伸出至一定程度以使转子和/或轮毂可装配到离心机驱动头上或从驱动头上拆卸下来。相比之下，在联接元件的向外枢转位置上，联接元件从离心机驱动头的外周伸出至一定程度，以使联接元件接合在转子和/或轮毂中的切口（undercut）中，从而将转子和/或轮毂锁定到离心机驱动头上。旋转期间产生的离心力会影响联接元件的向外枢转运动；或者，优选地，将联接元件连接到离心机驱动头上，从而，例如通过弹簧（同样相较于DE102008045556A1）来偏压联接元件。以偏压方式安装联接元件的优点为，离心机一脱离空闲状态就正好将转子锁定到离心机驱动头上。 

根据本发明，如上所述，使用至少两个互不相同的联接元件。有利地，例如，它们的不同在于至少一个以下属性：它们的外部形状、它们的重量、它们的材料、以及它们相对于旋转轴线连接到基体上的高度位置。特别优选地，第一联接元件比第二联接元件更大和/或更重。使用不同的联接元件的目的在于：让每种联接元件均适用于不同的操作条件，特别地，适用于不同的转速范围。因而，例如，第一联接元件适于在低速范围内连接转子，第二联接元件用于在高速范围内连接转子。可能的不同操作条件的例子也包括其他外部条件，如，所使用的转子的尺寸和/或重量、待处理样品的类型、或，要求不同转速和/或使作用在驱动头上的力不同的类似条件。 

最优选地，参照同样是本发明的主题的设备解释了所述不同联接元件的不同使用方式。用于离心机的该设备除了包括本发明的离心机驱动头以外，还包括用于转子的轮毂。该轮毂被构造为，容纳驱动头并通过连接到驱动头上的驱动轴将离心机马达的驱动力传递给转子。另外，该设备包括至少一个转子，该转子可连接到轮毂上或被接合到轮毂上。因而，该轮毂和转子是单独元件的结构形式，它们能连接在一起；或可供选择地，轮毂和转子可一体形成。 

如上所述，联接元件用于将驱动头可释放地连接到轮毂上，从而 最终连接到转子上。有益地，轮毂设置有至少一个凹口，联接元件在向外枢转的状态下能与该凹口接合，从而联接元件能接触界定该凹口的至少一个壁，从而将驱动头锁定到轮毂或转子上。该至少一个凹口的位置、尺寸和形状与安装到驱动头上的联接元件适配。凹口被设计为，根据轮毂类型，可让驱动头的相互不同的联接元件达到不同的向外枢转状态，该轮毂装配到驱动头上并具有包括该至少一个凹口的特殊结构。 

在第一种可能的变形结构中，例如，轮毂包括凹口，该凹口被构造为：当轮毂装配到驱动头上时，仅第一和第二联接元件之一能枢转到凹口中而与凹口的至少一个壁接触。更具体地，为此目的，轮毂上的该凹口的尺寸、形状和/或位置可让凹口容纳这两个联接元件之一；但是，由于另一联接元件相对于凹口过大或凹口位置与该另一联接元件的向外枢转位置不一致，可防止所述另一联接元件枢转到凹口中。因而，使用特殊轮毂需要在这两个联接元件之间进行选择，仅使用一个联接元件来连接并锁定轮毂，从而锁定转子。然后特别配置该选定的联接元件使其适于遇到的操作条件，同时，相反地，不适用于这些操作条件的联接元件不让使用。更具体而言，这些联接元件可使用在驱动头上，其中的一个联接元件被设计用于低速范围，另一联接元件用于高速范围。合适的“低速轮毂”和“高速轮毂”相组合，可保证在任何时候仅使用适于预定速度范围的联接元件。因而，操作速度改变时就不需要置换驱动头，从而可相当方便地操作离心机。相反地，在转速最高达30000rpm的十分大的转速范围内，可通过一个同一驱动头来操作离心机，而不会导致任何问题。 

如以上所述，优选通过改变联接元件的外部形状、重量和/或材料来让联接元件的属性适配于操作条件。通常，用于低速范围的联接元件比用于高速范围的联接元件要更大，从而，相较于用于高速范围的联接元件，用于低速范围的联接元件要重和/或由密度更大的材料制成。原因之一为，在轴向上相对大的浮力作用在用于低速范围的联接元件上（下文将称之为“低速联接元件”，其对应于本发明的第一联接 元件），联接元件必须吸收该浮力。第二个原因是，相较于更高转速的情况，在相对低的转速下，联接元件和轮毂卡在一起的危险要更小。这会使联接元件大且重。如果出现临界值会让联接元件不再能与轮毂分离，但是，在相对低的速度范围内（在该低速范围内锁紧力随着转速增加而迅速增加）使用这种联接元件不会产生任何临界值。 

第一联接元件例如可包括上部覆盖面和底部覆盖面。当第一联接元件装配到轮毂上时，上部覆盖面朝向转子的推进侧；底部覆盖面离转子的所述推进侧更远；该上部覆盖面和底部覆盖面所处的平面基本上相互平行并垂直于旋转轴线。术语“基本上”意为，所述表面例如包括安装孔或用于旋转地安装联接元件的凹口。另外，为了方便联接元件向内枢转到轮毂的凹口且能更好地控制联接元件施加在轮毂上的接触力（相较于德国专利文献DE102008045556Al号），所述表面在向内枢转方向和/或朝向自由端整体或局部（尤其在联接元件的自由端的区域）稍微倾斜。覆盖面的倾斜角总体上通常小于50，更特别地小于20。覆盖面的凹口、孔或局部倾斜角占覆盖面总面积的比率通常不会超过30%，优选最大比率为20%。有益地，邻接顶部覆盖面和底部覆盖面的垂直表面平行于旋转轴线，该垂直表面在径向方向上的形状与驱动头上安装有联接元件的区域的形状相吻合。这种联接元件能转动到一种可简单加工的凹口中，该凹口在环绕旋转轴线的方向上的截面基本上为矩形。 

有益地，如上所述，用于高速范围的联接元件（下文称之为“高速联接元件”，其对应于本发明的第二联接元件）的尺寸和重量小于低速联接元件。例如，由于第二联接元件朝其向外枢转的自由端逐渐变细，因而能达到上述目的。优选地，第二联接元件的、朝向转子的推进侧的覆盖面逐渐倾斜，而第二联接元件的、背离转子的所述推进侧的覆盖面为第二联接元件的接触面的结构形式，该接触面抵靠在凹口的壁上。更优选地，第二联接元件的形状被设置为，其面向转子的推进侧的上部覆盖面朝所述向外枢转的自由端向下倾斜。第二联接元件的重量更轻，这有助于让第二联接元件作用在轮毂上的接触力减小，从而 这两个元件卡在一起不能相互分开的危险降低。另外，由于重量相对低，从而在低转速下可产生相对小的接触力，仅在转速增加时该接触力增加。有益地，根据本发明，在非常高的转速下第二联接元件和轮毂卡在一起的风险可进一步降低；原因在于：将接触面构造成，在满足轮毂/转子可靠地锁定到驱动头的必须条件的前提下使接触面尽可能小，其中，通过该接触面第二联接元件抵靠在轮毂凹口的壁上。减小接触区域，这样能将正配合程度降低到最小，从而，可方便地将轮毂/转子与驱动头分离。 

如前所述以及德国专利文献DE102008045556Al号所公开的主要内容，当联接元件和轮毂的接触面为斜坡面的结构形式时，能十分准确地设定联接元件的锁紧力。第一和/或第二联接元件，尤其第二（高速）联接元件（其楔入凹口的危险程度特别高）可包括位于其向外枢转端的斜坡面，该斜坡面相对于垂直于旋转轴线伸展的平面倾斜地伸展。优选地，该斜坡面位于联接元件的底部覆盖面上并朝向外枢转的自由端向上倾斜，该底部覆盖面背离转子的推进侧。根据所需的夹紧力并考虑到所要求的速度范围，来选择斜坡面的倾斜角。通常，相对于垂直于旋转轴线伸展的平面来说，所述倾斜角的范围为2⁰至60⁰，优选为5⁰至50⁰，最好为10⁰至40⁰。另外，类似可能的情况为，第一联接元件的斜坡面的倾斜角与第二联接元件不同，这两个联接元件的倾斜角特别适配每种情况下所需的锁紧力。例如，第一联接元件的斜坡面的倾斜角可小于第二联接元件的斜坡面的倾斜角。 

第一和第二联接元件的上述设计结构可基本上用于所有驱动头/轮毂组合件，不仅仅只适用于上述情况，在上述情况下，轮毂包括凹口，该凹口被构造为仅让第一和第二联接元件之一可转动到凹口中。让联接元件与轮毂适配是十分有益的，这样，第一联接元件仅在相对低的转速下接合轮毂，另一方面，第一联接元件在高的旋转速度下也不会将轮毂锁定到驱动头上，从而可防止在高转速下轮毂和第一联接元件卡在一起。另一方面，如果第二联接元件在低转速下也帮助将轮毂/转子锁定在驱动头上，这通常毫无用处。组合使用这两个联接元件 甚至有利于增加锁紧力。为了在相对低的转速下将轮毂/转子锁定到驱动头上，通常，可以单独使用第一联接元件或者同时使用第一和第二联接元件。在这种连接结构中，请注意，高速和低速范围之间通常没有明确的分界线，相反地，实施第一和第二联接元件的平均转速存在重叠区，在重叠区可以同时使用第一和第二联接元件。有益地，适用于特定离心机的整个转速范围能被进行划分，使所用的每个联接元件均适用大致相等的大的子范围。从而，当离心机被设计用于0rpm至30000rpm的速度范围时，例如能将第一联接元件设计为用于最高大致达到15000rpm的速度范围，第二联接元件设计为用于10000rpm至30000rpm的速度范围，因而可在10000rpm至15000rpm的中间速度范围内同时使用这两个联接元件。 

在另一驱动头／轮毂组合中，轮毂包括凹口，当轮毂装配到驱动头上时，可让第一和第二联接元件枢转到轮毂的凹口中，同时，第一联接元件接触界定所述凹口的至少一个壁，优选仅接触一个壁。因为此情况下第一联接元件有助于将轮毂／转子锁定到驱动头上，因而这种设备用于低速范围是有利的。能将第二联接元件构造成：当第二联接元件转动到凹口中时，同样地，第二联接元件接触轮毂凹口的至少一个壁，优选仅接触一个壁。此情况下，第二联接元件有助于增强锁紧力，如上所述。可供选择地，第二联接元件可被构造为：当第二联接元件枢转到所述凹口中时，第二联接元件不接触凹口的壁。从而，仅第一联接元件确保将转子锁定到驱动头上。 

根据本发明，一种用于离心机的设备优选包括一个以上的轮毂，用于与其相连的驱动头。如前面所提到，在这种情况下，术语“轮毂”本质上意为，能连接到合适转子上的轮毂或已经固定连接到或可拆卸地连接到转子上的轮毂；术语“固定连接”应该理解为：轮毂结合在转子上，将轮毂和转子整体设计为单一构件。如上所述，通过使用两个或更多个不同的轮毂，可调整离心机适用于特殊的操作条件（如特定的速度范围），而不需要使用者变更离心机上的任何构件或其元件（除了合适地选择轮毂或连接到轮毂上的转子以外）。为了让使用者更容易 地选择合适的轮毂，可相应地标记轮毂。例如，根据预定的速度范围，可用颜色标识合适的轮毂。 

更具体而言，一种设备例如可包括两个不同的轮毂，不同地构造这两个轮毂的凹口，从而，当轮毂装配到驱动头上时，第一轮毂仅让第一联接元件、第二轮毂仅让第二联接元件转动到各对应的凹口中。可供选择地，可设置有两个不同的轮毂，不同地构造这两个轮毂的凹口，从而，当轮毂装配到驱动头上时，第一轮毂可让第一和第二联接元件转动到其凹口中，第二轮毂仅让第二联接元件转动到其凹口中。在第一轮毂的情况下，在优选的变形结构中，第二联接元件不抵靠在凹口的壁上，而第一联接元件接触界定凹口的至少一个壁，优选仅接触一个壁。在上面描述各个轮毂的过程中，已经阐述了各种可能的结构的目的、效果及优点。 

以与上述相同的方式，两个以上的联接元件能与相连的轮毂相互配合。离心机能在一定的变量范围内适用于特定应用场合或操作条件，该变量范围随联接元件的数量而增加。因而，例如，甚至能更准确地调整离心机使其适用于一些速度范围，在所述速度范围内，可使用不同的联接元件组合结构，使它们共同配合以将驱动头连接到轮毂/转子上。其他的联接元件与第一和第二联接元件不同，其不同至少在于它们安装在驱动头上的位置不同，所述其他的联接元件与这两个联接元件中的至少一个也可以存在其他差异。例如，它们的形状、材料或重量可以不同。当使用两个以上的联接元件时，由于空间缘故，优选地，在旋转轴线的方向上布置这几个联接元件，使它们中的一个位于另一个上方。可供选择地或另外，可将三个或更多联接元件沿圆周布置在驱动头上，优选使它们之间的间距基本相等。这种布置结构的优点为：与仅具有两个联接元件的情况相比，转子相对于驱动头的摇摆程度可减弱。 

在至少一个联接元件向外枢转的状态下，该联接元件在切口中接合转子或其轮毂的一部分，另外，只要该联接元件保持在其向外枢转的状态下，该联接元件就能防止转子与驱动头分离；因此，将驱动头 连接到转子上是有利的。例如，如德国专利文献DE102008045556A1号所公开，联接元件抵靠在转子轮毂的顶部边缘上，因此能实现上述效果。为了达到本发明的目的，但是，优选将合适凹口（联接元件能枢转到该合适凹口中）设置在轮毂内壁区域中，当轮毂已经装配到驱动头上时，轮毂通过该凹口抵靠在驱动头的外圆周上。因为联接元件通常在垂直于旋转轴线伸展的方向上向外转动，因而轮毂上的凹口优选在周向上延伸。例如，联接元件和凹口能以卡销锁合方式相互配合。为了将轮毂/转子装配到驱动头上，例如可在轮毂上设置滑入式斜面，从而，首先逆着驱动头压动联接元件使联接元件由于其偏压状态而从驱动头的外周上伸出，这种压动效果达到一定程度以使轮毂装配到驱动头上。一旦联接元件已经到达轮毂的合适凹口中，联接元件就再次向外转动而进入所述凹口中，从而转子和驱动头就锁定在一起。为了限制向外枢转路径，在轮毂和/或联接元件上可设置端部止动部，例如，对于轮毂而言，端部止动部采用限制凹口长度的结构形式，对于联接元件而言，端部止动部为突起的结构形式，该突起可阻碍联接元件进一步枢转。有益地，为了将驱动头从轮毂上拆卸下来可设置致动器，通过致动器可让向外枢转的联接元件枢转到驱动头中达到一定程度，以使转子能从驱动头上拆卸掉。可参照传统的卡销锁定结构或德国专利文献DE102008045556A1号中公开的合适致动器。 

如上所述，联接元件可设置有斜坡面。在这种情况下，与各联接元件有关的凹口也包括互补的斜坡止动面，向外枢转的联接元件的斜坡面可抵靠在该互补的斜坡止动面上。当联接元件枢转到凹口中时，会对着斜坡止动面产生作用力，该作用力随着枢转运动量的增加而增加，因而，也能以这种方式在一定程度上限制枢转路径。另外，通过改变斜坡面的倾斜角能十分准确地设定作用在联接元件和轮毂之间的固定力。优选地，在旋转轴线的方向上，斜坡止动面设置在界定凹口的顶壁或底壁区域中，斜坡止动面可以整体或仅局部为斜坡面的结构形式。 

除了联接元件和相关的凹口以外，驱动头和轮毂/转子被设计为现 有的通常结构形式。优选地，联接元件和凹口这两个元件的大区域范围尽可能地相互正向支靠，从而可保证这两个元件相互支撑对方而两者之间不存在游隙。当驱动头的基体包括顶部区域和底部区域时，可十分有效地引导轮毂，同时可防止驱动头和轮毂形成倾斜角。该顶部区域位于转子装配到驱动头上的方向上，该顶部区域具有基本上为圆柱形的外轮廓，可保证轮毂定中心并在径向上引导轮毂。底部区域为截锥结构形式，其邻接顶部区域，从而可让轮毂在轴向上定中心。通过驱动头的截锥区域，被构造成与这种驱动头互补的轮毂能容易地装配到驱动头上。当驱动头进一步插入轮毂中时可让轮毂定中心；当轮毂的圆柱部分已经装配到驱动头中时，能有效地固定住轮毂以免形成倾斜角。当驱动头的截锥部分邻接底部圆柱区域时，甚至更有效地固定轮毂以免形成倾斜角，其中轮毂的互补圆柱内壁与所述底部圆柱区域对应。有益地，联接元件大致位于截锥区域和顶部圆柱区域的引导部分的中央，优选地位于邻接截锥区域的顶部区域的至少一个凹部中。 

现有的普通材料可用于制造驱动头和轮毂。这些材料通常为金属材料，尤其为合适的钢。但是，也可使用合适的、尤其是纤维增强的复合材料。优选地，联接元件由金属制成。对于第一联接元件而言，其优选用于相对低的转速，由于钢的强度高且密度高，因而钢是优选材料。另一方面，对于第二联接元件而言，其优选用于高转速，由于钛的强度类似于钢、但密度仅大致为钢的60%，因而，钛为优选材料。从而，就能使用相对轻质的联接元件。 

附图说明

下面将参照附图更详细地解释本发明。示意图中，类似标记表示类似元件，这些示意图示出了本发明的优选示例实施例，但并未将本发明限制到所述的示例实施例中。附图如下： 

图1（A）是本发明的驱动头的透视图； 

图1（B）是图1（A）所示的驱动头的分解图； 

图2是本发明的设备的局部截面图，该设备包括驱动头和轮毂； 

图3是本发明的设备的另一实施例的视图，该设备包括图2所示的相同驱动头以及不同的轮毂； 

图4是驱动头的另一实例的视图，从转子的推进侧所示； 

图5（A）是本发明另一设备的截面图，该设备包括驱动头和轮毂； 

图5（B）是图4（A）所示的设备的截面图，该设备包括不同的轮毂； 

图6（A）是本发明的另一设备的截面图，该设备包括驱动头和轮毂，驱动头包括4个联接元件； 

图6（B）是图5（A）所示的设备的截面图，该设备包括另一轮毂； 

图7是曲线图，表示不同联接元件的锁紧力与转速的函数关系；以及 

图8是本发明的离心机的截面图。 

具体实施方式

图1（A）是本发明的离心机驱动头1的透视图；图1（B）是同一驱动头的分解图。驱动头1包括基体2，基体2包括基本为圆柱形的顶部区域20和截锥形式的下部区域21。下部区域21邻接圆柱形的底部区域22。两个联接元件3和4布置在驱动头的顶部区域20和下部区域21之间，联接元件3和4为枢转楔的结构形式。 

根据本发明，该两个联接元件3和4相互不同。在所示的实例中，联接元件3和4的几何形状和材料不同。第一联接元件3比第二联接元件4要更大更重。在所示的实例中，联接元件3由钢制成，联接元件4由钛制成。钢和钛的强度值十分高，但是钛的密度要低得多。另外，联接元件3和4的几何形状不同。联接元件3具有上部覆盖面31和底部覆盖面31'，它们基本上水平地伸展，也就是说，它们在垂直于驱动头1的旋转轴线R伸展的平面上伸展。外圆周面36在径向上弯曲，其弧度与驱动头1的顶部区域20的圆柱形圆周面的圆度吻合。联接元件3能够枢转地安装在驱动头1的顶部区域20上的凹部23中， 以能绕回转轴线30枢转。联接元件3在向内枢转状态下其外轮廓与圆柱形顶部区域20的外轮廓适配，此时两者的外轮廓基本上齐平。销30'插入驱动头1中的孔中，销30'起到安装可枢转联接元件3的作用。 

弹簧8偏压联接元件3，使联接元件3向外远离驱动头1。从而，即使在没有离心力作用在驱动头1上（即，离心机处于空闲状态）的情况下，联接元件3（至少部分地）远离驱动头1向外枢转。这样，即使在离心机处于空闲状态的情况下也能锁定驱动头和转子。当联接元件3的向外枢转角达到特定的最大值时，锁定凸起35抵靠在凹槽23的壁上，从而通过锁定凸起35使联接元件3停止向外枢转。能滑动到驱动头1的纵向槽24中的突出部34用于引导联接元件3返回到驱动头1的凹部23中。 

第二联接元件4的安装、枢转能力、偏压、以及其枢转运动的停止与第一联接元件3类似。第二联接元件4绕销40'的回转轴线40枢转。突出部44用于引导第二联接元件4向内枢转运动。从该透视图的角度所示，看不到驱动头1上的相关的纵向槽和锁定凸起。第二联接元件4比第一联接元件3小得多。第二联接元件4没有第一联接元件3的水平的上部覆盖面31，而包括朝自由端42向下倾斜的上部覆盖面41。因而，第二联接元件4大致为楔形形状。联接元件4的外表面背离观察者，因而在图中看不到该外表面。与第一联接元件3的状况一样，该外表面与驱动头的顶部区域20的圆柱形外圆周轮廓相吻合。 

当轮毂在方向A上安装到驱动头上时，联接元件3和4首先抵抗弹簧8的偏压被推入驱动头1的凹部23中，直到轮毂滑动地经过它们为止。根据轮毂上的相关凹口的位置和形状，能选择联接元件3或4中的任一个（或可供选择地，这两个联接元件均）向外转动，从而将驱动头1锁定到轮毂上。因为联接元件被弹簧8偏压，因而，在离心机处于空闲状态下联接元件也向外枢转。驱动头和至少一个轮毂形成本发明的一种设备。根据所需的操作条件来构造轮毂，通过这种轮毂结构（尤其是轮毂上的凹口结构）可预先确定使用驱动头的哪个联接元件来将驱动头锁定到轮毂上。包括本发明的设备的离心机可在不同 的转速范围内运行，下面将参照包括所述的不同转速范围的例子进行描述。 

图2示出了设备6，设备6包括图1（A）和1（B）所示的驱动头1以及用于低速范围的轮毂50。图3示出了设备6，设备6包括驱动头1和用于高速范围的轮毂50'。两轮毂50和50'分别包括基本上与驱动头1的外轮廓吻合的内凹口51和51'。当驱动头1已经完全插入轮毂50，50'中时，轮毂50和50'的较大区域部分完全抵靠在驱动头1上。圆柱形和锥形区域的布置次序能确保驱动头和轮毂令人满意地定中心，并确保可靠地固定驱动头和轮毂以免形成倾斜角。由弹性体制成的密封环9位于驱动头1的顶部圆柱形部分20和锥形部分21之间，该密封环9进一步增强对驱动头和轮毂的支撑作用。轮毂50和50'的对应凹口51和51'仅在它们与联接元件3和4相对的区域相互不同。在低速轮毂50的情况下，凹口在该区域比高速轮毂50'中明显要大。因此，第一联接元件3和第二联接元件4的对应自由端32和42均能转动到轮毂50中。但是，设置在轮毂50'上的凹口51'对于第一联接元件3来说并不是足够大，因而，第一联接元件3在驱动头1的凹槽23中保持向内枢转的状态。因而，在低速轮毂50的情况下，联接元件3和4均有助于将驱动头1锁定到轮毂中，但是，在高速轮毂50'的情况下，仅第二联接元件4能有效地达到上述锁定效果。因而，在高速轮毂50'的情况下，在高转速度下（例如，转速大于10000rpm）可防止重且大的第一联接元件3楔入凹口中，否则在离心过程之后就不能使第一联接元件3与轮毂分离。第二联接元件4的上部覆盖面逐渐倾斜，从而第二联接元件4重量轻；因此，实际上第二联接元件4不可能楔入轮毂50'中。在低转速下联接元件楔入到轮毂中的危险要明显小得多，因而，相比之下，在低转速下两联接元件在将驱动头1锁定到轮毂的过程中相互配合，从而抵消了操作期间作用在轮毂上的浮力。 

从图2和3中可进一步看出，联接元件3和4的底部覆盖面在邻接其对应自由端32，42的区域上分别具有斜坡面33和43；轮毂在方 向A上被装配到驱动头上，上述底部覆盖面相对于方向A布置。当联接元件向外枢转时，斜坡面33、43在互补的斜坡止动面52、52'上滑动。根据需要，通过特别设定斜坡面（斜坡止动面）的倾斜角，可十分准确地预先确定锁紧力。 

通过推压联接元件3和/或4，使它们离开轮毂的凹口51、51'、然后进入驱动头1的凹部23中，这样就将驱动头从轮毂上拆卸下来了。通过合适的致动器（图中未示出）可实现这种拆卸。例如，致动器可作用在突出部34、44上，从而引起联接元件3、4向内枢转。可供选择地，横向推压联接元件的杆或销能向内推动联接元件；或者，容纳联接元件的轮毂凹口的深度在周向方向上减小，这样，通过让轮毂有利地逆着离心过程的旋转方向旋转来朝驱动头推动联接元件。从而能从驱动头上拆卸掉轮毂。 

图4是从转子被推动到驱动头1的另一实施例的方向（对应于图1（A）中的箭头A所示的方向）所示的视图。该图中，除了第一联接元件3以外，还具有两个第二联接元件4、4'。这三个联接元件沿圆周可枢转地安装到驱动头上，它们之间基本上保持等间距。尽管第二联接元件4、4'的结构和重量相同，但是第一联接元件3的轴向高度更大，因而，其比第二联接元件4、4'要更重。图4所示的驱动头可与图2和3所示的一组轮毂50、50'一起使用。即，这三个联接元件3、4、4'全部均与低速轮毂50接合，仅联接元件4、4'与高速轮毂50'接合。使用三个沿圆周分布的联接元件的优点在于：可特别稳定地接合轮毂和驱动头，从而避免了相互之间摇晃。在可供选择的实施例中，三个沿圆周分布的相同联接元件能与至少一个不同的联接元件组合使用，优选地，该不同的联接元件然后相对于其他联接元件连接到驱动头的不同轴向高度位置上。例如，可将三个第一联接元件设置在一个平面上，同时，将三个第二联接元件4、4'、4"设置在另一平面上。 

图5和6示出了本发明的设备的其他可能的实施例，该设备包括驱动头1和轮毂50、50'。在所有情况下，轮毂50用于低速范围，而轮毂50'用于更高转速。图5（A）和5（B）所示的设备类似于图2和 3所示的设备。但是，不同在于，其在低速轮毂50的运行中与图2和3所示不同。图5（A）和5（B）中，高速联接元件4的底部覆盖面的位置相对于低速联接元件3朝上偏移。因而，在轮毂50运行期间，仅联接元件3的斜坡面33支撑在轮毂50的凹口51的斜坡止动面52上，而同样向外枢转的联接元件4不接触凹口51的壁，从而，联接元件4对驱动头1锁定到轮毂上的过程没有起到帮助作用。相比之下，在轮毂50'的操作过程中，更小且抬升的更高的凹口51'阻止联接元件3向外枢转。仅联接元件4能转动到凹口51'中，使联接元件4的斜坡面43抵靠在斜坡止动面52'上。这种情况下，斜坡止动面52和52'以及斜坡面33和43的倾斜角可设定为不同。第一联接元件3的斜坡面33相对于与旋转轴R垂直伸展的平面的倾斜角α3小于第二联接元件4的斜坡面43的倾斜角α4。作用在第一联接元件上的锁紧力与所述倾斜角相关。 

在某实例中，每种情况下均使用两个第一联接元件3、3'和两个第二联接元件4、4'，图6（A）和6（B）示出了该实例。如果使用的联接元件总数大于2，那么锁紧力就能更理想地适配离心机的运行条件。为了适用于低速范围，两个第一联接元件3、3'大致相对地定位在驱动头1上。在联接元件3、3'下方，两个联接元件4、4'同样相互相对地布置。为了容纳四个联接元件，与前述仅包括两个联接元件的实例相比，驱动头1的顶部圆柱形区域20要更长。从经过驱动头1的整个长度范围的截面所示，联接元件大致布置在驱动头1的中央部分；在向外枢转的状态下承受更高转速的第二联接元件4、4'比第一联接元件3、3'更靠近驱动头1的中央。这种布置结构能十分可靠地固定住轮毂和驱动头以免形成倾斜角。将轮毂50和50'构造为：在低转速（轮毂50）的情况下仅第一联接元件3、3'向外枢转，而在更高转速（轮毂50'）的情况下第二联接元件4和4'具有锁定作用。 

参照实例，图7示出第一联接元件3和第二联接元件4的锁紧力与转速的函数关系。也示出了弹簧8的偏压力（弹簧力）以及联接元件作用在轮毂上的力与转速的函数关系。弹簧力与转速无关，仅取决 于所使用的弹簧8的类型和数量。作用在更重的第一联接元件3上的偏压力大于作用在第二联接元件4上的偏压力（例如，在图1（B）中，两个弹簧8用于联接元件3，而仅一个弹簧用于联接元件4）。相比之下，通过联接元件作用在轮毂上的夹紧力随转速变化。该图示出了与图2和3对应的一种状况，此状况下，在低速范围内（此情况下，转速最高大致为10000rpm）使用第一联接元件3，在低速范围内第二联接元件4与第一联接元件3共同配合起到锁定作用，但是，在高速范围内仅第二联接元件起到锁定作用。从力的曲线图可看出，转速增加时，第一联接元件3的夹紧力比第二联接元件4增加得要更快，这是由于第一联接元件3要更重的缘故。因而，即使在转速相对低的情况下，也能保证达到有效可靠的锁定效果。相比之下，第二联接元件4由于重量相对小，因而第二联接元件4的夹紧力在高速范围内增加得要更缓慢一些，在高速范围内仅第二元件4起到锁定作用。因而，在十分高的转速下能可靠地防止第二联接元件4卡在轮毂中。总之，以这种方式能适应大致为0至30000rpm范围内的转速。 

最后，图8相当简单地示出了本发明的离心机7；由于本发明的设备所适应的速度范围大，因而该离心机7通常是固定式离心机。该离心机包括驱动头和轮毂。本发明的设备使用在台式离心机上也基本上可行。外壳70内设置有转子壳体71，离心机转子5设置在转子壳体71内。离心机转子5进而连接到轮毂50上，轮毂50装配到驱动头1上并通过联接元件（图中未示出）锁定在驱动头的合适位置上。马达72通过驱动轴73连接到驱动头1上，通过马达72使转子5旋转。根据传递的转速，使用合适的轮毂（该图中为低速轮毂50）。 

Claims (19)

1.一种离心机驱动头（1），用于将驱动系统可释放地连接到离心机转子上，该离心机驱动头（1）包括下列元件：

基体（2），安装成能够绕转轴线（R）旋转，以及

至少一个第一联接元件（3）和至少一个第二联接元件（4），所述第一联接元件（3）和所述第二联接元件（4）安装在基体（2）上以绕回转轴线（30，40）向外转动，

其特征在于：

所述第一联接元件（3）和第二联接元件（4）相互不同。

2.根据权利要求1的离心机驱动头（1），其特征在于：

第一和第二联接元件（3，4）的不同在于至少下列一种属性：

-它们的形状，

-它们的质量，

-它们的材料，以及

-它们相对于所述旋转轴线（R）安装在基体（2）上的高度位置。

3.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

所述第一联接元件（3）比所述第二联接元件（4）更大和/或更重。

4.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

所述第一联接元件（3）包括上部覆盖面（31）和下部覆盖面（31），上部覆盖面（31）朝向所述转子（5）的推进侧（A），下部覆盖面（31）离所述转子（5）的推进侧（A）要更远，上部覆盖面和下部覆盖面所处的平面基本上相互平行并垂直于所述旋转轴线（R）。

5.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

所述第二联接元件（4）朝其能够向外枢转的自由端（42）逐渐倾斜，更具体而言，所述第二联接元件（4）包括上部覆盖面（41），该上部覆盖面（41）面向所述转子（5）的所述推进侧（A）并被构造为朝所述能够向外枢转的自由端（42）向下倾斜。

6.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

所述第一联接元件（3）和/或第二联接元件（4），更具体而言所述第二联接元件（4），在其能够向外枢转的自由端（32，42）具有斜坡面（33，43），该斜坡面（33，34）相对于垂直于所述旋转轴线（R）的平面倾斜；其中，所述斜坡面（33，43）优选形成在背离所述转子（5）的所述推进侧（A）的下端侧上，并朝所述能够向外枢转的自由端（32，42）朝上倾斜。

7.根据权利要求6的离心机驱动头（1），其特征在于：

所述第一联接元件（3）和第二联接元件（4）的斜坡面（33，43）的倾斜度不同，其中，所述第一联接元件（3）上的所述斜坡面（33）相对于与所述旋转轴线（R）垂直的平面的倾斜角（α3）优选小于所述第二联接元件（4）上的所述斜坡面（43）的倾斜角（α4）。

8.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

在所述旋转轴线（R）的方向上布置有多个联接元件（3，4，3'，4'），它们中的一个布置在另一个上方。

9.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

至少三个联接元件绕离心机驱动头周向地布置。

10.根据前述任一权利要求的离心机驱动头（1），其特征在于：

在所述转子的安装方向上，所述基体（2）包括上部区域（20）和下部区域（21），该上部区域（20）具有基本上为圆柱形的外轮廓，下部区域（21）为截锥结构形式并邻接所述上部区域（20），该下部区域（21）优选邻接底部圆柱形区域（22），其中所述联接元件（3，4，3'，4'）设置在所述上部区域（20）的至少一个凹部（23）中并靠近所述截锥结构形式的下部区域（21）。

11.一种用于离心机的设备（6），其特征在于：该设备包括前述任一权利要求的离心机驱动头（1）和用于转子（5）的轮毂（50）。

12.根据前述权利要求的设备，其特征在于：

所述轮毂（50）具有凹口（51），凹口（51）被构造为，当所述轮毂（50）安装在所述离心机驱动头（1）上时，仅所述第一联接元件（3）和所述第二联接元件（4）之一能转动到所述凹口（51）中并与所述凹口（51）的至少一个壁接触。

13.根据权利求11的设备，其特征在于：

所述轮毂（50）包括凹口（51），当所述轮毂（50）安装在所述离心机驱动头（1）上时，所述凹口（51）允许所述第一联接元件（3）和所述第二联接元件（4）转动到该凹口中；其中，所述第一联接元件（3）接触界定所述凹口（51）的至少一个壁，而所述第二联接元件（4）优选并不抵靠在所述凹口（51）的壁上。

14.根据权利要求11或12的设备，其特征在于：

该设备包括两个不同的轮毂（50，50'），不同地构造两轮毂（50，50'）的所述凹口（51，51'），从而，当所述轮毂（50，50'）安装在所述离心机驱动头（1）上时，第一轮毂（50）仅让所述第一联接元件（3）、第二轮毂（50'）仅让第二联接元件（4）转动到各对应凹口（51，51'）中。

15.根据权利要求11或13的设备，其特征在于：

该设备包括两个不同的轮毂（50，50'），不同地构造两轮毂（50，50'）的所述凹口（51，51'），从而，当所述轮毂（50，50'）安装在所述离心机驱动头（1）上时，第一轮毂（50）让第一和第二联接元件（3，4）转动到其凹口（51）中，第二轮毂（50'）仅让第二联接元件（4）转动到其凹口（51'）中；其中，在所述第一轮毂（50）的情况下，优选地，所述第二联接元件（4）不抵靠在所述凹口（51）的壁上，而所述第一联接元件（3）接触界定所述凹口（51）的至少一个壁。

16.根据权利要求11至15中的任一权利要求的设备，其特征在于：

所述轮毂（50，50'）包括至少一个在圆周方向上延伸的凹口（51，51'）。

17.根据权利要求11至16中的任一权利要求的设备，其特征在于：

在所述旋转轴线（R）的方向上，界定各相应凹口（51，51'）的上壁或下壁的至少一些区域被构造为斜坡止动面（52），该斜坡止动面（52）与能转动到所述凹口中的所述联接元件（3，4，3'，4'）的所述斜坡面（33，43）互补。

18.根据权利要求11至17中的任一权利要求的设备，其特征在于：

该设备还包括转子（5），转子（5）能连接到所述设备的至少一个轮毂（50，50'）上。

19.一种离心机（7），其特征在于：

该离心机包括根据权利要求1至9中的任一权利要求的离心机驱动头（1）或根据权利要求11至18中的任一权利要求的设备。

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