CN113412160A - 连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在实验室离心机(200)的驱动轴(104)与离心机转子(102)之间的连接结构(100)，该连接结构(100)允许不需要任何附加工具的单手操作。连接结构(100)设计成使得始终确保锁定机构(118、132、134)，从而防止锁定元件(118、134)的卡顿或阻挡。

Description

连接结构

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的一般概念的在离心机转子与离心机马达的驱动轴之间的连接结构。

背景技术

在离心机、特别是实验室离心机中使用离心机转子，以通过利用质量惯性将在其中进行离心的样品的成分分离。使用越来越高的旋转速度来实现高分离率。实验室离心机是离心机转子有利地以至少3,000转每分钟、优选地以至少10,000转每分钟、特别地以至少15,000转每分钟进行操作的离心机，并且通常布置在工作台上。为了能够将其布置在工作台上，实验室离心机的外形尺寸特别地小于1m×1m×1m，因此实验室离心机的安装空间受到限制。优选地，单元深度被限制为最大70cm。然而，形成为立式离心机的实验室离心机也是已知的；也就是说，它们的高度在1m至1.5m之间，使得它们可以布置在房间的地板上。

这样的离心机用于医学、制药、生物和化学领域。

待离心的样品储存在样品容器中并且这样的样品容器借助于离心机转子被旋转地驱动。在此过程中，离心机转子通常设置成借助于由电动马达驱动的竖向驱动轴进行旋转。离心机转子与驱动轴之间的联接通常借助于离心机转子的毂进行。

存在根据应用而使用的不同的离心机转子。由此，样品容器可以直接容纳样品，或者，容纳样品的单独的样品容纳器插入样品容器中，使得能够在一个样品容器中同时对大量样品进行离心。通常，离心机转子以固定角转子和摆出转子等形式为人所知。

不管离心机转子的类型如何，这样的离心机转子与离心机马达的驱动轴之间的连接结构——其确保在离心机的操作期间相应的离心机转子在驱动轴上的锁定——在很大程度上是通用的，这使得可以在同一离心机中使用不同类型的离心机转子，而没有任何问题。

这种连接结构通常形成为使得在离心机转子和轴之间存在螺纹连接，由此可以建立高度安全且耐用的连接。需要钥匙来锁定及释放连接；如此就可以操作螺纹连接。这种连接结构的缺点在于：使用钥匙，就存在可能被遗失的额外元件；此外，单手操作是不可能的。

然而，使用允许单手操作的自动锁现今也是已知的。例如，该系统由位于An derUnteren

50,37520Osterode am Harz的Sigma Laborzentrifugen GmbH公司以

的名称销售。然而，该系统的缺点是，作用在偏心元件上的离心力会复杂地重新定向至联接元件，这在锁定及解锁中会非常容易出错，最终使这种联接装置的操作在日常使用中变得不安全。

发明内容

因此，本发明的目的是至少部分地克服这些缺点。优选地，使不需要额外工具的单手操作成为可能。特别地，连接结构将以始终确保锁定的方式来构造，由此不会发生锁定元件的卡顿或阻挡。

该目的通过根据权利要求1的连接结构来实现。有利的进一步改进在从属权利要求中以及在以下结合了附图的描述中指出。

就发明人而言，认识到的是，该目的可以在驱动轴和离心机转子这两个元件中的一者上存在致动装置并且该致动装置使得锁定机构可释放的情况下以非常简单的方式实现，因为这实现真正的单手操作并且致动装置还有效地防止锁定元件的卡顿或类似情况。

根据本发明的离心机转子与离心机马达的沿轴线延伸的驱动轴之间的连接结构，其中，第一锁定元件设置在离心机转子和驱动轴的元件中的一者上，并且第二锁定元件设置在离心机转子和驱动轴的元件中的另一者上，其中，第一锁定元件在连接的锁定状态中与第二锁定元件接合，并且在解锁状态中与第二锁定元件断开接合，其特征在于，在离心机转子和驱动轴的元件中的一者上存在致动装置，该致动装置的致动导致第一锁定元件与第二锁定元件断开接合，由此离心机转子能够从驱动轴移除。

在有利的进一步改进中提出，第一锁定元件是杠杆。这使得锁定特别容易管控。如果杠杆的杠杆臂可以在平行于轴线的平面中移动，则连接结构可以形成得特别细。如果杠杆臂能够在包括轴线的平面中移动，则情况更是如此。在本文中，“杠杆臂”是指杠杆的进入与第二锁定元件锁定的状态中的部分。

在有利的进一步改进中提出，杠杆安装成使其可以绕轴枢转。这使得杠杆功能特别容易实现。

在有利的进一步实施方式中提出，杠杆具有与杠杆臂相对设置的致动臂，其中，所述轴优选地设置在杠杆臂与致动臂之间。于是，锁特别容易操作。

在有利的进一步改进中提出，致动臂的外点距轴线的距离大于或等于杠杆臂的锁定点距轴线的距离。“锁定点”在这种情况下是在锁定状态下第一锁定元件搁置在第二锁定元件上的点。这种设计允许特别安全地释放锁定，因为在致动臂与杠杆臂之间存在至少为1的杠杆比。

在另一有利的实施方式中提出，第一锁定元件形成为使其在离心力的影响下与第二锁定元件接合。因此，在离心机的操作期间自动发生锁定。优选地，第一锁定元件的质心位于致动杠杆中并且特别地相对于所述轴线位于所述轴之后，于是由离心力引起的自锁以特别简单的设计实现。

替代性地或另外提出，第一锁定元件在与第二锁定元件接合的方向上被预加载。这允许锁定在没有离心力的情况下已经发生，即自动地发生，而与离心机的操作状态无关。同时，预加载也可以用作致动装置的预加载，然而，其中，优选地为致动装置提供单独的预加载。如果除离心力之外还使用预加载，则由于离心机转子的旋转，通过离心力加强锁定。

在有利的进一步改进中提出，致动装置具有用于第一锁定元件的配对接触表面的接触表面，其中，接触表面和配对接触表面这两个表面中的一者在致动装置的致动方向上具有倾斜路线，至少在连接结构的锁定状态下在致动装置的致动方向上具有倾斜路线，使得致动装置的致动致使第一锁定元件枢转。这使得解锁特别容易实现。

在有利的进一步改进中提出，接触表面以在轴线的轴向方向上倾斜的方式伸延。例如，这使得对可绕轴枢转的杠杆的解锁变得非常容易。配对接触表面则优选地在所述轴线方向上是直的，但也可以具有斜度，然而，该斜度必须将尺寸设定成使得当致动装置在致动方向上移位时在第一锁定元件上施加解锁力。

在有利的进一步改进中提出，接触表面具有相对于轴线W在20°至70°的范围内、优选地在30°至60°的范围内、特别地在35°至55°的范围内、优选地为45°的斜度，因为这能够利用致动装置146的短致动行程实现大的力传递。

在另一有利的实施方式中提出，接触表面154以面向轴线W的方式伸延，因为连接结构这样可以保持高度紧凑。

在有利的进一步改进中提出，致动装置形成为至少在某些区域中呈套筒状，其中，接触表面优选地设置在致动装置的内侧部上。(“至少在某些区域中呈套筒状”是指套筒形状可以相对于周向方向仅部分地形成，也可以沿着轴线相对于轴向方向形成。例如，各个筒形部段可以沿周向方向作为轴向方向上的条存在，或者套筒形状仅存在于特定的轴向范围内并以半球形等形状邻接。优选地，套筒形状在周向方向上是连续的，因为这样致动元件不需要相对于第一锁定元件固定在其方位角位置中。

在有利的进一步改进中提出，致动装置可以沿着致动路径被致动，其中，接触表面形成为使得配对接触表面在整个致动路径中抵靠接触表面。这实现了非常安全的解锁并且避免故障。

在有利的进一步改进中提出，致动装置形成为逆着致动方向被预加载的按钮。这使得解锁特别容易且符合人体工程学。

在有利的进一步改进中提出，第一锁定元件设置在离心机转子上。这允许将必要元件设置在离心机转子中，优选地设置在离心机转子的毂中，这提高了耐用性，特别是因为驱动轴本身不必具有用于连接结构的移动部分。

在有利的进一步改进中提出，第二锁定元件是驱动轴的突出部，第一锁定元件在锁定状态下接合在该突出部之后。因此，连接结构被构造得特别简单。

在有利的进一步改进中提出，致动装置存在于离心机转子上。由此，驱动轴可以被设计得紧凑。然而，替代性地，致动装置也可以存在于驱动轴上。

在有利的进一步改进中提出，设置有至少两个第一锁定元件，优选地三个第一锁定元件。这使得锁定特别安全。

在有利的进一步改进中提出，连接结构提供卡扣连接，其中，在被设计为可释放的卡持连接的框架内发生锁定。这使得锁定机构特别安全，并且用户可以听到锁定机构卡扣到位的声音，从而非常容易验证所提供的安全性。优选地，为了提供卡扣连接，将在与第二锁定元件接合的方向上对第一连接元件进行预加载。另一方面，第一锁定元件的重心可以设置成使得当离心机转子布置在驱动轴上时自动发生接合。

在有利的进一步改进中提出，第一连接装置具有用作锁定辅助件的至少一个斜切面，其中，斜切面优选地平行于杠杆的纵向延伸部。这使得连接结构特别容易锁定，因为这意味着当离心机转子配装到驱动轴上时第一锁定装置不会出现障碍。

附图说明

本发明的特征和进一步的优点将在下面结合附图从优选的示例性实施方式的描述中变得明显。因此，仅示意性地示出了以下内容：

图1为在优选实施方式中处于解锁及分离状态的根据本发明的连接结构的截面图，

图2为处于锁定状态的根据图1的连接结构的截面图，

图3为处于解锁状态的根据图1的连接结构的截面图，

图4为根据图1的连接结构的离心机转子的毂的截面立体图，

图5为根据图1的连接结构的离心机转子的驱动轴的立体图，

图6根据图1的连接结构的详细截面图；以及

图7为具有根据图1的根据本发明的连接结构的实验室离心机。

具体实施方式

在图1至图6中，根据本发明的连接结构100在优选实施方式中以各种视图示出。

可以看出，在离心机转子102(仅部分示出)与离心机马达(未进一步示出)的驱动轴104(仅部分示出)之间的连接结构100具有三个杠杆106作为第一锁定元件106，三个杠杆106中的每个杠杆106绕轴108以可枢转的方式安装。

这种轴108设置在离心机转子102的毂110中，使得杠杆106各自以120°的角距离围绕用于驱动轴104的接纳空间112同心地延伸。

杠杆106中的每个杠杆106具有杠杆臂114和致动臂116，致动臂116与轴108相对地设置，其中，面对轴线W的钩118设置在杠杆臂114上。

用于驱动轴104的接纳空间112具有结合的内六角部120，内六角部120对应于驱动轴104的相应的外六角部122并且用于传递扭矩。有利地，这种内六角部120由比毂110硬的材料制成并且固定在该毂110中，例如拧入或收进毂110中。

扭矩从驱动轴104到离心机转子102的传递因此经由强制锁定连接部120、122进行。作为所示的六角部设计的替代方案，也可以存在另一种多边形设计(例如八边形设计)，或者，强制锁定连接部可以通过舌-槽连接部或驱动销-槽连接部或允许扭矩传递的其他强制锁定连接部来实现。

此外，毂110包括内锥形部124，内锥形部124对应于驱动轴104的锥形部段126并且用于提供离心机转子102在驱动轴104上的完美对准配合以及摩擦配合。该内锥形部124融合到内筒形部128中，内筒形部128由螺栓连接至毂110的129支承座130形成，支承座130上存在悬臂131，轴108设置在该悬臂131上。在该支承座130上还可以存在预加载装置，例如呈弹簧(未示出)的形式，预加载装置实现带有钩118的杠杆臂114朝向轴线W的预加载。然而，在所示的示例性实施方式中，没有提供这样的单独的预加载装置。

驱动轴104在锥形部段126上方具有带有上突出部134的凹槽132，其中，斜切面136在上突出部134上方延伸。这种突出部134形成第二锁定元件。

还可以看出，凹槽132具有呈外六角部137形式的周向构型，外六角部137平行于外六角部122定向。因此，每个钩118总是平行于外六角部137的相关表面。

钩118具有沿内锥形部124的方向定向的斜切面138。在锁定状态下，钩118接合在凹槽132中，同时接合在上突出部134之后。

此外，毂110在支承座130上方具有筒形腔140，筒形腔140在顶部处由盖状封闭元件142界定。例如，在可以拧入143到毂110中的封闭元件142中存在开孔144，致动元件146以可滑动地移位的方式容纳在该开孔144中。

致动元件146至少在某些区域中形成为套筒状，并且具有形成为按钮148的本体148，本体148在其下部部段中具有环圈150，该环圈150径向向外突出并且在致动元件146的未受压状态下搁置在封闭元件142上。

在环圈150的下方设置有突出部152，其中，在本体148和与环圈150相对的突出部152之间的过渡部处，存在具有锥形内轮廓的部段154，部段154用作对应于杠杆106的配对接触表面156的接触表面。接触表面154指向轴线W的方向，这允许连接结构保持得非常紧凑。

支承座130具有经过悬臂131的凸起部158，以形成凹部160(参见图2)。螺旋弹簧162一方面设置在这样的凹部160中，并且另一方面设置在突出部152与腔140的外周之间，并且使致动元件146在向上的方向上(即逆着致动元件146的致动方向B)预加载。螺旋弹簧162由此提供致动元件146从被致动状态到未被致动状态的自动返回。

致动元件146可以沿着致动路径移位，即，致动元件146沿致动方向B从图2所示的未被致动状态移位至图3所示的完全向下移动的状态。

在图3中还可以看出，开孔144具有带有锥形斜面的部段164，该部段164对应于致动元件146的锥形配合部分166。结果，有效地防止致动元件146在其被螺旋弹簧162逆着致动方向B移动时的倾斜。

该连接结构100现在如下运作：

在图1所示的状态下，离心机转子102被布置为，其毂110在离心机马达的驱动轴104上。在该过程中，钩118通过其斜切面138而与驱动轴104的斜切面136接触，从而致使杠杆臂114相对于轴线W向外偏转，直到钩118接合在凹槽132中、由此接合在上突出部134之后(参见图2)为止。因此，两个斜切面136、138此时通过防止钩118卡顿或钩住驱动轴104来提供锁定辅助件。

为了在离心机转子102的操作之前发生接合，杠杆106的质心M位于致动臂116中，特别地相对于轴108向外且向上地位于致动臂116中，从而重力引起钩118在凹槽132中的接合。

杠杆106的初始位置由致动元件146的锥形内表面154界定。这防止致动臂116向外倾斜和离心机转子102向下接触。向内倾斜也不是问题，因为当离心机转子102布置在顶部上时，驱动轴104将这样的杠杆106推回到正确位置。然而，也可以通过支承座130(未示出)中的相应接触点来防止向内倾斜。

在离心机转子102的操作期间，杠杆106的设置在轴108上方的质心使致动臂116向外移动，从而将钩118牢固地压入凹槽132中，从而提供安全锁定。因此，只有一个移位元件106，使得锁定的功能不易出错。

为了释放锁定，按钮148必须沿致动方向B、即向下移位。这使接触表面154与在未枢转状态下平行于轴线W的配对接触表面156接触。

当按钮148在致动方向B上被进一步压下时，配对接触表面156靠着接触表面154滑动，由此在致动臂116上施加力，钩118由此径向向外移位直到其完全从凹槽132移除(见图3)为止。

结果，钩118不再搁置在上突出部134上，并且毂110可以被拉离驱动轴104，其中，按钮148在被螺旋弹簧162释放后向上滑动，直到环圈150搁置在封闭元件142上(参见图1)为止。

由于配对接触表面156在致动装置146的整个致动路径中与接触表面146接触，所以发生非常安全的解锁。解锁也将以高度安全且无故障的方式发生，因为致动臂116的外点168距轴108的距离大于或等于杠杆臂114的锁定点170距轴108的距离(参见图6)；在这一点上，大的杠杆力可以由此传递至杠杆臂114。这进一步得益于下述事实：接触表面154具有相对于轴线W在35°至55°的范围内的斜度α，由此能够以致动装置146的短致动行程进行大的力传递。

尽管上面已经示出了使用围绕轴108枢转的杠杆106的示例，但是也可以使用绕轴枢转并且设置在驱动轴上的杠杆106。

此外，致动元件146也不一定必须设置在离心机转子102的毂110上；其也可以安装在驱动轴上。

图7示出了配备有根据本发明的连接结构10的实验室离心机200。

可以看出的是，这种实验室离心机200以通常的方式形成，因此具有壳体202和用于封闭离心机容器210的盖208，在壳体202的前侧部204处设置有控制面板206。固定角转子12作为可以由离心机马达的驱动轴(均未示出)驱动的离心机转子设置在离心机容器210中。

从前述说明中已经变得清楚的是，本发明提供了实验室离心机200的驱动轴104与离心机转子102之间的连接结构100，该连接结构100允许不需要任何额外工具的单手操作。就此，连接结构100构造成使得始终确保锁定状态118、132、134，其中，锁定元件118、132、134不会发生卡顿或阻挡。

除非另有说明，否则本发明的所有特征可以自由组合。此外，除非另有说明，否则在对图的说明中描述的特征可以与作为本发明的特征的其他特征自由组合。将示例性实施方式的单个特征限制为与示例性实施方式的其他特征的组合并不是明确的意图。此外，还可以将主题的特征重新阐述为方法特征，并且将方法特征重新阐述为主题的特征。这样的重新阐述因此被自动公开。

附图标记列表

100 优选实施方式中的根据本发明的连接结构

102 离心机转子

104 驱动轴

106 杠杆、第一锁定元件

108 杠杆106的轴

110 毂

112 驱动轴的接纳空间

114 杠杆臂

116 致动臂

118 钩

120 毂110的内六角部

122 驱动轴104的外六角部

124 毂110的内锥形部

126 驱动轴104的锥形部段

128 毂110的内筒形部

129 将支承座130拧至毂110

130 支承座

131 支承座130上的用于轴108的悬臂

132 凹槽

134 凹槽132的上突出部分、第二锁定元件

136 驱动轴104上的斜切面

137 凹槽132的呈外六角部形式的周向构型

138 钩118上的斜切面

140 毂的筒形腔

142 盖状封闭元件

143 将封闭元件142拧至毂110

144 开孔

146 致动元件

148 按钮、致动元件146的本体

150 环圈

152 突出部

154 带有锥形内轮廓的部段、接触表面

156 杠杆106在致动臂116上的配对接触表面

158 支承座130的凸起部

160 凹部

162 螺旋弹簧

164 开孔144的带有锥形斜面的部段

166 致动元件146的锥形配对部段

168 驱动臂的外点116

170 杠杆臂114的锁定点

200 实验室离心机

202 壳体

204 壳体202的前侧部

206 控制面板

208 盖

210 离心机容器

α 接触表面154相对于轴线W的斜度

B 致动元件146的致动方向

M 杠杆106的质心

W' 轴线

Claims (18)

1.在离心机转子(102)与离心机马达的沿轴线(W)延伸的驱动轴(104)之间的连接结构(100)，其中，第一锁定元件(106)设置在离心机转子(102)和驱动轴(104)的元件中的一者上，并且第二锁定元件(134)设置在离心机转子(102)和驱动轴(104)的元件中的另一者上，其中，第一锁定元件(106)在连接的锁定状态下与所述第二锁定元件(134)接合并且在解锁状态下与所述第二锁定元件(134)断开接合，其特征在于，在离心机转子(102)和驱动轴(104)的元件中的一者上设置有致动装置(146)，所述致动装置(146)的致动致使所述第一锁定元件(106)与所述第二锁定元件(134)断开接合，由此所述离心机转子(102)能够从所述驱动轴(104)移除。

2.根据权利要求1所述的连接结构(100)，其特征在于，所述第一锁定元件是杠杆(106)，所述杠杆(106)的杠杆臂(114)优选地能够在平行于所述轴线(W)的平面中移动，其中，所述杠杆臂(114)特别地能够在包括所述轴线(W)的平面中移动。

3.根据权利要求2所述的连接结构(100)，其特征在于，所述杠杆(106)围绕轴(108)枢转地安装。

4.根据权利要求2或3所述的连接结构(100)，其特征在于，所述杠杆(106)具有与所述杠杆臂(114)相对设置的致动臂(166)，其中，所述轴(108)优选地设置在所述杠杆臂(114)与所述致动臂(116)之间。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述致动臂(116)的外点距所述轴(108)的距离大于或等于所述杠杆臂(114)的锁定点距所述轴(108)的距离。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述第一锁定元件(106)形成为使其在离心力的影响下与所述第二锁定元件(134)接合，其中，优选地，所述第一锁定元件(106)的质心位于根据权利要求4或5所述的致动臂(114)中并且特别地相对于所述轴线(W)位于所述轴(108)之后。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述致动装置(146)具有用于所述第一锁定元件(106)的配对接触表面(156)的接触表面(154)，其中，接触表面(154)和配对接触表面这两个表面中的一者至少在所述连接结构(100)的锁定状态下在所述致动装置(146)的致动方向(B)上具有倾斜路线，使得所述致动装置(146)的致动致使所述第一锁定元件(106)枢转，其中，所述接触表面(154)优选地以在所述轴线(W)的轴向方向上倾斜和/或指向所述轴线(W)的方式伸延。

8.根据权利要求7所述的连接结构(100)，其特征在于，所述接触表面(154)具有相对于所述轴线(W)在20°至70°的范围内、优选地在30°至60°的范围内、特别地在35°至55°的范围内、有利地为45°的斜度(α)。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述致动装置(146)至少在某些区域中被形成为套筒状，其中，根据权利要求7或8所述的接触表面(154)优选地设置在所述致动装置(146)的内侧部上。

10.根据权利要求7至9中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述致动装置(146)能够沿着致动路径被致动，其中，所述接触表面(146)形成为使得所述配对接触表面(156)在整个驱动路径中抵靠所述接触表面。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述致动装置(146)形成为逆着所述致动方向(B)被预加载(162)的按钮(148)。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述第一锁定元件(106)设置在所述离心机转子(102)上。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述第二锁定元件(134)是所述驱动轴(104)的突出部(134)，所述第一锁定元件(106)在锁定状态下接合在所述突出部(134)之后。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述致动装置(146)存在于所述离心机转子(102)上。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构，其特征在于，所述连接结构提供卡扣连接，其中，在被设计为可释放的卡持连接的框架内发生锁定。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，存在至少两个第一锁定元件(106)、优选地三个第一锁定元件(106)。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构，其特征在于，所述第一锁定元件在与所述第二锁定元件接合的方向上被预加载。

18.根据前述权利要求中的任一项所述的连接结构(100)，其特征在于，所述第一连接装置(106)具有用作锁定辅助件的至少一个斜切面(138)，其中，所述斜切面(138)优选地平行于所述杠杆(106)的纵向延伸部。

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