CN111655380B

CN111655380B - 温度可控型离心机

Info

Publication number: CN111655380B
Application number: CN201880082482.6A
Authority: CN
Inventors: H·穆勒
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Epedov Europe
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2038-12-03
Also published as: JP7196180B2; DE102017130785A1; WO2019120967A1; US11577257B2; EP3727701A1; JP2021506582A; US20210001352A1; EP3727701B1; CN111655380A

Abstract

本发明涉及一种离心机(10)和用于防止所述离心机转子碰撞后离心机(10)中的可燃温度控制介质点燃的方法，其中在发生碰撞时，通过释放保护性气体来防止点燃。更确切地说，所释放的保护性气体形成气流，该气流置换氧气，分散逸出的温度控制介质，并从根本上改变氧气与温度控制介质的当前浓度比率，使得在所述离心机(10)的内部和外部都不会点燃。因此，在离心机(10)的温度控制下，即使是可燃的温度控制介质，也可以在不考虑安全的情况下使用。

Description

温度可控型离心机

技术领域

本发明涉及一种离心机以及一种用于防止离心机转子碰撞后在离心机中的可燃回火介质点燃的方法。

背景技术

离心机转子用于离心机，尤其是用于实验室离心机，以利用质量惯性分离在其中离心的样品的成分。在这样做时，越来越高的转速被用来实现高分离率。实验室离心机是其转子以每分钟至少3000转，优选至少10000转，尤其是至少15000转的速度运转的离心机，通常放置在工作台上。为了能够将它们放置在工作台上，它们的外形尺寸应小于1m × 1m ×1m；因此，它们的安装空间有限。为此，设备的高度最好限制为最大70cm。

这种离心机用于医药、制药、生物和化学等领域。

将要离心的样品存储在样品容器中，并通过离心机转子旋转驱动这些样品容器。在这样做时，离心机转子通常借助由马达驱动的垂直驱动轴进行旋转。根据应用情况，可以使用不同的离心机转子。因此，样品容器既可以直接容纳样品，也可以具有自己的容纳样品的样品容器，从而可以在一个样品容器中同时离心多个样品。通常，采用固定角转子和甩平式转子形式的离心机转子是已知的。

在大多数情况下，规定将样品在规定的温度下离心。例如，包含蛋白质和类似有机物质的样品不得过热，以使此类样品的温度控制上限通常在+40°C的范围内。另一方面，默认情况下，某些样品在+ 4°C的范围内冷却(水的异常现象始于3.98°C)。

除了预定的最高温度(例如，大约+40°C)和标准测试温度(例如，+ 4°C)之外，还提供了其他标准测试温度，例如，在+11°C，以为了在这样的温度下检查离心机的制冷系统是否在室温以下以受控方式运行。另一方面，出于职业安全的考虑，有必要防止接触温度超过或等于+60°C的元件。

原则上，主动和被动系统均可用于温度控制。被动系统基于空气辅助通风。这些空气被直接引导通过离心机转子，从而实现温度控制。这样做是通过开口将空气吸入离心机容器，然后再通过另外的开口将热空气从离心机容器的另一处排出，从而借助离心机转子的旋转独立地进行抽吸和排出。

另一方面，主动冷却系统具有制冷剂回路，该回路调节离心机容器的温度，从而间接冷却离心机转子和其中的样品容器。许多不同的介质用作冷却或回火介质。由于原则上不仅希望冷却(即减少热量)，而且还希望热量增加，特别是在离心过程中，所以本发明涉及控制温度和温度控制介质。除了通常用于离心机的回火介质(例如氯二氟甲烷、四氟乙烷、五氟乙烷或二氟甲烷等)外，还存在可燃回火介质，例如丁烷或丙烷，或各种合成混合物。

尽管这种可燃回火介质具有非常好的传热性能，但出于安全原因通常不使用它们，因为在离心机转子发生碰撞时，回火装置会逸出并点燃。在这种碰撞情况下，离心机转子的碎片会高速运转，因此在离心机内能量很高，从而也破坏了蒸发器和承载温度控制介质的管线。逃逸的可燃回火介质然后很容易被碰撞中释放的能量以及离心机内部或其附近的电气或电子组件点燃，这会造成非常严重的损害，尤其是人身伤害。

为了防止离心机转子的碰撞引起离心机外部的损坏，已经提出了离心机内部的加强和加固装置。但是，这不会防止回火介质逸出，因为形成蒸发器的回火装置的管线相对于离心机转子和加固装置之间的这种加固设置围绕离心机容器延伸。

因此，本发明的目的是提出一种离心机，其也可以用于可燃回火介质，而在离心机转子发生碰撞的情况下，这些介质不存在安全隐患。

该目的通过根据本发明的离心机和方法来实现。在下面的描述中与附图一起指出了有利的附加形式。

发明内容

发明人已经认识到，通过在离心机转子发生碰撞的情况下释放保护性气体，可以以出乎意料的简单方式实现该目的，从而使氧气-温度介质混合物不点燃。更确切地说，释放出的保护性气体形成了一种气流，该气流置换氧气，分散逸出的回火介质，并从根本上改变了氧气与回火介质的瞬时浓度比率，使得在所述离心机内部或外部都不会点燃。

这样，根据本发明的离心机，尤其是实验室离心机，具有：离心机容器，在其中可容纳离心机转子；马达，用于驱动所述离心机转子；温度控制装置，用于控制所述离心机转子的温度；以及壳体，在其中容纳所述离心机容器、所述离心机转子、所述温度控制装置和所述马达，其中，所述温度控制装置包括可燃温度控制介质，该介质在温度控制介质管线中被引导，所述离心机的特征在于，所述离心机包括保护性气体并适于在所述离心机转子发生碰撞的情况下释放所述保护性气体。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体是惰性气体，优选包括选自氩、氦、二氧化碳、氪、氖、氮和氙中的至少一种气体。这样的气体是尤其有效的保护性气体。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体在保护性气体管线中被引导，该管线至少用一个优选用多个绕组围绕所述离心机容器延伸。然后，所述保护性气体被引导到尽可能靠近所述离心机容器，使得所述离心机容器中的离心机转子在发生碰撞时总是会立即破坏保护性气体管线，从而自动地释放所述保护性气体。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体管线连接到保护性气体源，该保护性气体源优选地在高于大气压的压力下包含保护性气体。这允许在所述离心机转子发生碰撞的情况下连续释放大量保护性气体。如果压力高于大气压，保护性气体的流动与外部能量无关，不仅离心机内的空气中的氧气被置换，而且离心机中还有气流流出，在环境中产生移动的气层，从而产生进一步稀释的混合物，从而防止点燃。

在有利的附加形式中，在所述保护性气体管线和所述保护性气体源之间设置有节流元件，尤其是永久调节的节流元件。这样可以防止突然膨胀并延长所述保护性气体的流出时间，从而使周围空气置换更长时间，并且逸出的回火介质与逸出的保护性气体混合并分散。

在有利的附加形式中设置，至少两个部分，优选为更多部分，尤其是保护性气体管线的每个绕组与保护性气体源并联连接。这样，无论由碰撞事故为起因打开了保护性气体管线的哪一部分，都可以释放出足够量的保护性气体。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体管线相对于所述离心机容器至少布置在所述温度控制介质管线的附近和/或下方的一些区域中。然后，所述保护性气体管线始终首先打开，或者至少与所述温度控制介质管线同时打开。此外，所述保护性气体管线形成附加的碰撞吸收器，使得有可能防止所述温度控制介质管线打开。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体管线和所述温度控制介质管线至少在某些区域，优选至少在其各自的绕组长度的至少四分之一，最优选至少在三分之一，尤其是至少一半以上是外部连接的，优选为焊接。这有利于特别良好的热传递。如果所述焊接连接的抗撕裂性优选小于所述温度控制介质管线，则确保所述保护性气体管线比所述温度控制介质管线更早打开。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体管线至少在某些区域的壁厚小于所述温度控制介质管线。这确保了所述保护性气体在所述回火介质之前优先释放。

在有利的附加形式中设置，所述保护性气体管线和/或所述温度控制介质管线直接布置在所述离心机容器上，或者至少在某些区域至少是所述离心机容器的壁的一部分。这也使热量传递特别有效，并且在需要时可以减小安装空间。

在有利的附加形式中，形成多通道系统，使得存在针对所述保护性气体的通道，存在针对所述回火介质的通道。这也使得热传递尤其有效，并且在必要时可以将安装空间保持较小。

在有利的附加形式中设置，存在关于保护性气体的状态，优选为压力和/或保护性气体的量的监测装置，其适于将每种情况下的所述离心机转子的旋转速度限制在一个值，如果未达到所述保护性气体的条件的预定值，则该值对于所述离心机转子的碰撞不是至关重要的；例如，压力和数量低于预定值。这确保了危险的转子操作只有在能够提供足够的保护性气体的情况下才是可能的。

在有利的附加形式中设置，在所述离心机运转期间，有风扇将空气从所述壳体内部连续引导到所述离心机的环境中。这降低了所述离心机内的所述可燃介质的浓度，从而降低了形成可燃混合物的风险。

要求保护根据本发明的方法，用于防止所述离心机转子碰撞后离心机中的可燃回火介质点燃，其中，所述离心机被特别设计为实验室离心机，包括：离心机容器，在其中可以容纳离心机转子；马达，用于驱动所述离心机转子；温度控制装置，用于控制所述离心机转子的温度；以及壳体，在其中容纳所述离心机容器、离心机转子、温度控制装置和马达，其中，所述温度控制装置包括在温度控制介质管线中引导的可燃温度控制介质，其特征在于，在所述离心机转子碰撞时释放保护性气体。

以有利的附加形式，使用根据本发明的离心机。

附图说明

通过结合附图描述优选的示例性实施例，以下将使本发明的特征和其他优点变得清楚。以下纯粹是示意性地显示：

图1是根据本发明的离心机的立体图，

图2是根据图1的本发明的离心机的从右侧看到的第一局部剖视图，

图3是根据图1的本发明的离心机的从左侧看到的第二局部剖视图；以及

图4是图2的详细视图。

具体实施方式

在图1至图4中，在各种视图中仅示意性地示出了根据本发明的离心机10。

可以看出，离心机10被设计为具有壳体12的实验室离心机，壳体12具有盖14和操作前部15。在离心机10的离心机容器16中，离心机转子20布置在离心机马达18的驱动轴(未示出)上，该离心机马达18被设计为具有离心机量杯22的甩平式转子。

在图2中可以看出，离心机容器16被温度控制介质管线24的绕组和保护性气体管线26的绕组所围绕(在图2中，为了示出本发明与离心机转子20，20'的确切类型无关，离心机转子20'被示为固定角转子)。

保护性气体管线26的两个端部28、30被放在一起，并因此与保护性气体容器34的供应管线32并联连接，其在高于大气压(例如液化气)的压力下包含大量(例如1000 g)二氧化碳作为保护性气体。

为了使从保护性气体容器34到保护性气体管线26的所有可能的点的线长度保持较短，可以替代地设置，各个绕组36通过交叉连接(未示出)彼此连接。

压力开关38布置在保护性气体容器34上，该压力开关通过插头40连接到离心机10的控制系统(未示出)。

温度控制介质管线24以通常的方式连接到压缩机42(在壳体12的通风槽43的后面)和过滤器干燥器44。

在图2中，还可以看到，离心机10在基板46旁边具有保护罩48，该保护罩48设置成在离心机转子20'发生碰撞的情况下防止其部件从离心机10中掉出。因此，这种保护罩48的尺寸和材料设计使得可以吸收足够的碰撞能量。在保护盖48和离心机容器16之间具有隔热件49。

温度控制介质管线24的绕组，特别是绕组部分50、52，形成蒸发器。因此，绕组部分50位于保护性气体管线26的绕组36上方，并且绕组部分52位于保护性气体管线26的绕组36的旁边。

保护性气体管线26的绕组36的护套表面通过焊接连接54从外部连接到布置在其上方的温度控制介质管线24的绕组部分50(见图4)，并且选择性地将保护性气体管线26和与保护性气体管线26相邻布置的温度控制介质管线24的绕组52焊接(未示出)到离心机容器16上，因此，温度控制介质管线24在其绕组50、52的所有区域中都向离心机容器16充分导热，并且因此确保了离心机转子20'和容纳在其中的样品(未示出)的充分的主动间接回火。这样，焊接连接的强度应使得在此处温度控制介质管线24本身撕裂之前，到温度控制介质管线24的连接在绕组部分50的区域中撕裂。

由任何材料制成的细长空心体形式的管，优选铜或铝，其长度通常比其横截面的直径大得多，用作温度控制介质管线24和保护性气体管线26。

因此，可以设定，保护性气体管线26和温度控制介质管线24具有不同的直径和/或不同的壁厚。较小的壁厚可确保保护性气体管线26比温度控制介质管线24更容易撕裂。较小的直径将允许保护性气体管线26布置在离心机容器16与温度控制介质管线24的绕组50之间的自由空间中。

可替代地，保护性气体管线26的绕组36、50和温度控制介质管线24也可以彼此平行地延伸，例如作为多通道解决方案(未示出)，使得温度控制介质管线24可以直接布置在离心机容器16上。

另外，还可以设定，温度控制介质管线24和/或保护性气体管线26至少部分地形成离心机容器16(未示出)，这可以减小所需的安装空间。

在运行期间，离心机10的这种设计即使在离心机转子20发生故障的情况下也有效地防止了可燃回火介质的点燃，因为在发生这种碰撞的情况下，离心机转子20的组件会在离心机容器16破裂后损坏保护性气体管线26，从而导致保护性气体逸出。

由于保护性气体处于高于大气压的压力下，因此它将流入离心机10的整个内部并置换其中的空气中的氧气，并且还稀释了可能逸出的回火剂。由于产生的流出离心机10的气流，新出现的混合物被额外地涡旋并进一步在环境空气中被稀释。这防止形成可燃混合物。

为了监视该安全功能，设有压力监测器38，其在离心机10的操作期间连续地监测保护性气体容器34中的保护性气体的量和/或压力。如果压力监测器38检测到低于适用于特定离心机10的预先定义的保护性气体的状态，它以这样一种方式干预离心机10的控制系统(未显示)：或者离心机10根本不启动离心机转子20、20'，并且在必要时发出错误消息，或者离心机转子20、20'只能以至非临界最大速度运行，在该速度下，碰撞不会释放任何会损坏温度控制介质管线24的能量。此最大速度是在测试系列中预先确定的。

保护性气体容器34和保护性气体管线26之间的节流元件(未示出)用于调节流出时间，从而使环境空气以及大气中的氧气置换更长的时间，并避免逸出的回火介质与逸出的保护性气体混合并分散。

通过提供根据DIN EN 378在离心机10的操作期间连续运行的风扇(未示出)，另外避免了在壳体12内由于温度控制介质管线24中的泄漏而形成可燃混合物的风险。

从上面的描述可以清楚地看出，本发明提供了一种离心机10，在回火过程的框架内，该离心机也可以使用可燃回火介质而没有安全问题。

除非另有说明，否则本发明的所有特征可以自由组合。而且，除非另外指出，否则附图描述中描述的特征可以与其他特征自由组合为本发明的特征。从而，离心机的实质特征也可以在重新构造为方法特征的方法框架内使用，并且离心机框架内的方法特征可以重新构造为离心机特征。

附图标记说明

10 根据本发明的离心机，实验室离心机

12 壳体

14 盖

15 操作前部

16 离心机容器

18 离心机马达

20 离心机转子，甩平式转子

20' 离心机转子，固定角转子

22 离心机量杯

24 温度控制介质管线

26 保护性气体管线

28，30 保护性气体管线26的端部

32 保护性气体容器34的供应管线

34 保护性气体容器

36 保护性气体管线26的绕组

38 压力开关

40 插头

42 压缩机

44 过滤器干燥器

46 基板

48 保护罩

49 隔热件

50 温度控制介质管线24的绕组，位于保护性气体管线26的绕组36上方

52 布置在保护性气体管线26旁边的温度控制介质管线24的绕组52

54 保护性气体管线26的绕组36和温度控制介质管线24的绕组50之间的焊接连接

Claims

1.一种离心机(10)，具有：离心机容器(16)，在其中可容纳离心机转子(20，20')；马达(18)，用于驱动所述离心机转子(20，20')；温度控制装置(24，42，44)，用于控制所述离心机转子(20，20')的温度；以及壳体(12)，在其中容纳所述离心机容器(16)、所述离心机转子(20，20')、所述温度控制装置(24，42，44)和所述马达(18)，其中，所述温度控制装置(24，42，44)包括可燃温度控制介质，该介质在温度控制介质管线(24)中被引导，其特征在于，所述离心机(10)包括保护性气体并适于在所述离心机转子(20，20')发生碰撞的情况下释放所述保护性气体。

2.根据权利要求1所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体是惰性气体。

3.根据权利要求1所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体包括选自氩、氦、二氧化碳、氪、氖、氮和氙中的至少一种气体。

4.根据权利要求1所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体在保护性气体管线(26)中被引导，该管线至少用一个或多个绕组(36)围绕所述离心机容器(16)延伸。

5.根据权利要求4所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)连接至保护性气体源(34)。

6.根据权利要求5所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体源(34)包括在高于大气压的压力下的保护性气体。

7.根据权利要求5所述的离心机(10)，其特征在于，在所述保护性气体管线(26)与所述保护性气体源(34)之间布置有节流元件。

8.根据权利要求7所述的离心机(10)，其特征在于，所述节流元件是永久性调节的节流元件。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的离心机(10)，其特征在于，两个或更多的部分(28、30)与保护性气体源(34)并联连接。

10.根据权利要求9所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)的每个绕组与保护性气体源(34)并联连接。

11.根据权利要求4至8中任一项所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)相对于所述离心机容器(16)至少布置在所述温度控制介质管线(24)的附近和/或下方的区域中。

12.根据权利要求4至8中任一项所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)和所述温度控制介质管线(24)在其各自的绕组长度的至少四分之一以上彼此连接。

13.根据权利要求12所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)和所述温度控制介质管线(24)在其各自的绕组长度的至少三分之一以上彼此连接。

14.根据权利要求12所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)和所述温度控制介质管线(24)在其各自的绕组长度的至少一半以上彼此连接。

15.根据权利要求12所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)和所述温度控制介质管线(24)彼此焊接。

16.根据权利要求4至8中任一项所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)至少在某些区域的壁厚小于所述温度控制介质管线(24)。

17.根据权利要求4至8中任一项所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体管线(26)和/或所述温度控制介质管线(24)直接布置在所述离心机容器(16)上，或者至少在某些区域是所述离心机容器(16)的壁的至少一部分。

18.根据权利要求4至8之一所述的离心机(10)，其特征在于，设有多通道系统，以使得设有用于所述保护性气体的一个通道，以及用于回火介质的一个通道。

19.根据权利要求4至8之一所述的离心机(10)，其特征在于，提供关于所述保护性气体的状态的监测装置(38)，所述监测装置适于将所述离心机转子(20，20')的旋转速度限制到一个值，该值在用于所述保护性气体的状态的预定值未被达到的情况下对于所述离心机转子(20，20')的碰撞不是至关重要的值。

20.根据权利要求19所述的离心机(10)，其特征在于，所述保护性气体的状态为保护性气体的压力和/或量。

21.根据权利要求4至8之一所述的离心机(10)，其特征在于，设有风扇，在所述离心机(10)运转期间，所述风扇将空气从所述壳体内部连续地引导到所述离心机(10)的环境中。

22.根据权利要求1所述的离心机(10)，其特征在于，所述离心机(10)是实验室离心机。

23.一种用于防止离心机转子(20，20')碰撞后在离心机(10)中的可燃回火介质点燃的方法，其中，所述离心机(10)被特别设计为实验室离心机，包括：离心机容器(16)，在其中可以容纳离心机转子(20，20')；马达(18)，用于驱动所述离心机转子(20，20')；温度控制装置(24，42，44)，用于控制所述离心机转子(20，20')的温度；以及壳体(12)，在其中容纳所述离心机容器(16)，所述离心机转子(20，20')，所述温度控制装置(24，42，44)和所述马达(18)，其中，所述温度控制装置(24，42，44)包括在温度控制介质管线(24)中引导的可燃的温度控制介质，其特征在于，在所述离心机转子(20，20')碰撞时释放保护性气体。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，使用根据权利要求1至22中的任一项所述的离心机(10)。