CN1820857A - 离心机适配器及其密封 - Google Patents

Abstract

适配器用于放置样品容器，插入实验室离心器转子。此适配器还带有一个封闭端，开放端和一个锁定结构，这个锁定结构可对开放端进行良好密封。

Description

离心机适配器及其密封

技术领域

本发明涉及一种放置样品容器的适配器，还可以插入实验室离心机转子中。关于术语“适配器”应当理解为放置样品容器的轴套状容器。这种适配器还可以置于离心机转子内。

背景技术

离心机转子是一种相对坚固的部件，可以利用它对液体试样进行离心分离处理。在样品容器中放入液体试样。这种为放置样品容器而设计的轴套适配器的优势在于可以对样品容器起到良好的支撑作用，并且可以保持转子的稳定性。适配器在垂直方向或者以固定的角度用于离心机转子，例如已知的美国专利US 5,411,465。

通常，试样可能含有危险的有机物质，这些物质从适配器中挥发出来，会对离心式仪器使用者的身体健康造成极大的影响，或者严重危及安全。

为了防止液体的泄漏或者扩散，已知典型的方式是容器使用O形环密封圈，保证容器和盖子之间的密封性。O形环密封圈常规的固定方法是在容器开口端的一个圆形区域内设置一个加深的槽。这个槽的位置由于加工方面的原因容易损坏，类似的因素也会使容器产生泄漏。

此外，使用常规离心容器密封件时，会对O形环密封圈产生“冲击”，这与使用的扭矩有关，因此，其波动的变化极大地影响到容器的密封。

鉴于以上的原因，本发明的任务是要设计一种适配器及其制造工艺，目的是改善离心适配器加工的安全性。

发明内容

本发明的任务是根据权利要求1和权利要求24设计一种适配器，根据权利要求17设计制造这种释放有机物质的适配器的工艺，从而实现其稳定性，保证安全地实现离心作用，提供一种更好的加工方法。

根据已有的发明观点，本发明中的适配器及其特有的密封工艺是这样设计的，使密封区域的变形减到最小，去掉各种不必要的接触面，缩小有关的尺寸公差。密封至少要部分优先选择高强度、透明的塑料材料制造，这样，在操作人员打开适配器以前能够识别适配器中的样品容器是否损坏，适配器中危险的有机物质是否可能泄漏。

需要进一步优先选择的是，在整个长度范围内的适配器的直径要保持一致，要保证转子传感器的完整性。其要求是，在下部可复原截面外侧这一危险位置的密封，要适应当时的设计方案。

原则上，适配器可能有各种任意的形式。优先选择的适配器的形状设计为圆柱形、椭圆形和梯形。

本发明的进一步特点是，简单的O形环密封圈成为活塞型密封，使用的密封部件的O形环的槽孔的空间减到最小，而外径尽可能大。其余的原因是，作用在O形环上的离心机机体的作用力，形成一个个空腔体，这样设计的槽的公差，在旋转轴的最大的长度上减小了变形。如果充满了外侧最大空间，则减小了内侧的O形环的横向截面面积。对于样品容器的设计，由于减小了可复原的直径，内侧同样也在液体力的作用之下，消除了潜在的内壁宽度上的不密封性。本发明减小了O形环的内截面面积设计，例如对适配器内样品容器的冲击，液体进入适配器的内部空间，就不会承受液体的压力。

本发明的进一步特点是，使用了不连续的卡式接头密封，在样品容器被打破时，未充满的液体通过密封连接螺纹，或者围绕作用的密封圈设计、车制了多种密封螺纹。关闭和打开的完备性是由形式决定的。O形环密封圈的常规位置不允许简单地使用密封，由于必须要有作用在O形环截面上的可互换的配合公差。为了实现这一作用，在横截面上设置一个弹簧部件，使之作用在密封圈上。实施的措施是，在横截面上使用一个螺纹部件，其结果是密封圈成为动态作用的，作用在密封圈上的力越大，产生的密封负荷也越大：它同样也是一种起密封作用的柔性环，O形环的周围是完整的，排除了O型环在力的作用下在扩张的可能性。

本发明的另一个特点是，适配器至少部分是用金属材料或者金属合金材料制造而成。由于使用了金属材料或者金属合金材料，保证了适配器自身结构的强度，改善了适配器的稳定性。这样也可能实现适配器的安全运行。可以使用的金属材料有钢、铝或者钛。

本发明的适配器可选的或者附加的方案还有，至少部分使用碳纤维复合材料制造，因此，可以减轻重量，同时也实现了稳定性。它是一种优选的方案，在适配器的范围内使用碳纤维粘结工艺，称为“金属丝缠绕技术”。这里，适配器或其部分零件围绕卷绕芯轴，用碳纤维缠绕，因此，适配器可以用金属或用碳纤维复合材料制造。也可以两种材料结合使用。还可以使用碳纤维粘结工艺制造，用以保证离心机的安全。

为了提高适配器的稳定性和离心分离的安全性，适配器至少要局部制造成双层结构，外壳紧套在内壳外面。通过这种(复合式的)双层结构装置可以进一步提高适配器的稳定性，并最终提高离心分离的安全性。也可以将整个适配器制作成双层结构，还可以在其特定部位用双层结构方式进行加固。根据结构图纸，内壳最好用套筒(也可称作衬垫)制作。套筒可以由金属或者塑料材料制成，转子径向和切线方向的壁厚可以不同。外壳最好用碳纤维黏结材料制造，碳纤维包裹在套筒上。衬垫可以把适配器的整个内壁包裹住，或者可以附加在某些部位对适配器进行加固。

另外，密封装置最好能与内壳紧密结合成一个整体。这样能减少适配器的单个零件数量并且简化处理程序。这里指的一体化设计是：套筒至少与适配器开口端固定在一起。如果底座能和套筒(衬垫)上的螺纹紧密配合则更好。此外衬垫上的法兰盘也可以和衬垫融为一体。

在此给出大量结构图纸来对此发明的细节作更好的描述，以便于理解和突出本发明的高技术水平。当然这项发明还包含其他结构形式，在下面会对它们做出描述，它们都包含于专利申请范围之内。

鉴于以上这条，在开始详细解释此发明的结构图纸之前，要声明一点，即此发明的应用范围并不局限于细部结构设计和部件设置上，这一点在下面会继续描述，或者在图纸中说明。此发明也适合于其他被提及的结构形式，可以被用于各种用途。同时还要阐明的是在这里使用的措辞和专业术语及总结是为了便于描述，而并不应该被看作是受限制的概念。

因此专业人员也承认，这些设计理念可以很容易地用来作为进一步的构造设计、流程设计和系统设计的基础，以便实现众多特定的目的。我们就是基于这些设计理念来公布我们的发明的。所以说重要的是，此专利申请应该被看作包含了诸如此类的等价产物，只要它不违背发明精神和发明范畴。

附图说明

图1是装有样品容器的适配器的混合结构侧视剖面图。

图2是根据本发明的结构图纸制造的适配器。

图3是根据本发明的结构图纸制造的密封装置的分解图。

图4是密封装置的盖子。

图5是密封装置法兰盘。

图6是活动的密封装置垫圈。

图7是密封装置O型环。

图8是密封装置的底座。

图9是密封装置O型环在静态封闭位置时的横截面剖视图。

图10是密封装置在O型环及其它部件在动态封闭位置时的横截面剖视图，此时密封装置承受液压。

图11是密封装置O型环在动态封闭位置承载液压时的横截面视图。

具体实施方式

我们将会用图片来描述这项发明，并在同一张图中使用相同的相关系数。结构图根据这项发明描绘了一个适配器和一个密封装置，它们均经过特殊设计，将不必要画出的部分省略，从而将密封区域的形状作了变化，以使它们能在相关的尺寸范围内最小化。

图1展示了适配器10的切面。适配器10与密封装置20相连并且密封。在适配器10内部装有一个样品容器80，其形状基本贴合适配器10。从图上可以看出，适配器10由双层结构组成——内壳14和紧贴在上面的外壳15。内壳是用钢制成的内衬，以使碳纤维黏结材料包裹其上，形成外壳15。内衬完整地覆盖了整个适配器的内表面。在适配器10的开口端有密封装置20的一个部分，即螺纹16，是制作在内衬上的。

参照图2，适配器10的总长为L并且整个适配器10的横截面直径都为D，因此适配器可以完全被一个转轴支架固定。一个O型环密封活塞被装在密封表面11上，其直径为D1，D1应该尽可能大，这样可以避免O型环内部空间与液体有丝毫接触。适配器10还包括一个垂直表面12和一个附加物13。

参照图3至图8可以发现，密封装置20的各个组成部分是以咬合的方式组合在一起的。密封装置包括一个握柄30，一个法兰盘40，一个活动垫圈50，一个O型环60和一个底座70。活动垫圈50有一个缺口51，必须与O型环60的缺口相邻放置，装到底座70上，然后将法兰盘40装在底座上，这样法兰盘40下端的开口41可以与底座上的楔子71啮合，活动垫圈50和O型环60就被夹在其间。楔子71与开口41的啮合使得底座不会跟着法兰盘一起旋转。握柄30的握柄螺纹31将被旋入底座螺纹72。锁扣33和拉口32在旋转时必须向内压紧，直到握柄30的上表面34与法兰盘40的上表面42齐平。

运行时，密封装置20在开口处，开启销32在法兰盘40的一个缝隙43内。在开口处密封装置20置入适配器10的一个开口。密封装置可以在适配器10内自由嵌入，而O型环不会被压缩。然后，密封装置20顺时针偏转，直到法兰盘40上的挡板44碰到适配器10上的法兰盘13的垂直外表12。当密封装置20继续旋转，导致底座70向上移动，直至锁扣33碰到法兰盘40上的缝隙43上的一个固定挡板，即那个用于固定密封的O型环上的横轮片。

参见图9，压缩的O型环60产生固定密封。图11中，用虚线表示装配于固定密封位置的活动垫圈50。

参见图10，作用于底座70下表面73上的由离心增大的压力，导致握柄30和底座70在压力作用下移开，作用于适配器10密封表面11的O型环60的密封力增大。

再参见图10，填充随之产生动态密封的剩余空腔体积的压缩的O型环60，导致当密封压力越大，产生的密封力也越大。

参见图11，活动垫圈50在动态密封处用实线表示。在此处，活动垫圈50完全包裹O型环60材料，排除了O型环材料撑大到O型环槽74外面的可能性。

虽然适配器10的一个样品是展示于密封装置20中，但它也可以应用于更多的密封装置中。同样，虽然适配器10可以用来承载测试容器，也可以用来传送和运输那些本质上对压力或不密封性敏感的元素。

通过详细的说明，这项发明的许多特征和优点显而易见，因此，根据等待处理的专利申请，所有的这项发明的特征和优点将符合此发明真正的精神和发明的范畴。因此，今后专业人士较容易做出众多的改装和改造，这里不对这项发明的组装和运行方式(如此文中提到的那些)进行限制。而所有适合的改装和等价产物都应包含于这项发明的范畴中。

Claims (27)

1.用于放置样品容器及插入实验室离心机转子中的适配器有：

一个封闭端；

一个开放端；和

用于解除密封的锁定结构。

2.根据权利要求1的适配器，其特征在于，封闭端和开放端直径基本相同。

3.根据权利要求1或2的适配器，其特征在于，适配器为圆筒形、椭圆形或梯形。

4.根据前述任一权利要求之一的适配器，其特征在于，安置在开放端旁的套口表面和垂直内表面包含在适配器中。

5.根据前述任一权利要求之一的适配器，其特征在于，锁定结构有手柄、法兰、固定圈、密封圈及底面支架。

6.根据权利要求5的适配器，其特征在于，所述固定圈为柔性材料。

7.根据权利要求5或6的适配器，其特征在于，所述密封圈为O形环。

8.根据权利要求5至7中任一权利要求的适配器，其特征在于，所述固定圈的一边要被凿穿。

9.根据权利要求5至8中任一权利要求的适配器，其特征在于，所述法兰至少有一个制动器和一个缝隙。

10.根据权利要求5至9中任一权利要求的适配器，其特征在于，所述适配器上的手柄含有锁定用的锁闭销和开启用的开启销。

11.根据权利要求5至10中任一权利要求的适配器，其特征在于，所述手柄的一个下表面有外螺纹。

12.根据权利要求5至11中任一权利要求的适配器，其特征在于，所述底面支架包含一个楔形凸起并且一个上表面要有内螺纹。

13.根据前述任一权利要求之一的适配器，其特征在于，所述适配器至少部分由金属构成。

14.根据前述任一权利要求之一的适配器，其特征在于，所述适配器至少部分由炭纤维复合材料构成。

15.根据前述任一权利要求之一的适配器，其特征在于，所述适配器至少部分设有内壳和外壳。

16.根据权利要求15的适配器，其特征在于，至少锁定结构的一部分和内壳连接到一起。

17.逐步密封适配器的方法，包括手柄、法兰、固定圈、密封圈、底面支架的准备锁闭指令；把密封圈放到底盘支架上；固定圈放到密封圈上；把法兰放到底盘上，这样，密封圈和固定圈被装入；用底盘支架将手柄连接上；在适配器的开放端中装入锁闭指令。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于，为了使静态密封产生效果，转动锁闭顺序到锁闭位置。

19.根据权利要求17或18的方法，其特征在于，所述密封圈是O形环。

20.根据权利要求17至19中任一权利要求的方法，其特征在于，所述固定圈的一边要被凿穿。

21.根据权利要求17至20中任一权利要求的方法，其特征在于，法兰至少含有一个制动器和一个缝隙。

22.根据权利要求17至21中任一权利要求的方法，其特征在于，手柄和底盘支架有互补的螺纹。

23.根据权利要求17至22中任一权利要求的方法，其特征在于，底盘支架有楔形凸起。

24.用于样品容器接收及插入实验室离心机中的适配器，具有锁闭适配器的装置、密封适配器的装置和开启适配器的装置。

25.根据权利要求24的适配器，其特征在于，用锁闭销关闭。

26.根据权利要求24或25的适配器，其特征在于，用O形环密封。

27.根据权利要求24至26中任一权利要求的适配器，其特征在于，用开启销开启。

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