DD283958A5

DD283958A5 - Zentrifuge

Info

Publication number: DD283958A5
Application number: DD89330833A
Authority: DD
Inventors: Boris P Gorodissky; Alexandr I Sambursky
Original assignee: Moskovskoe Nauchno-Proizvodstvennoe Obiedinenie "Biofizpribor",Su
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1990-10-31
Also published as: CN1039367A; US4960406A; GB8916159D0; SU1734865A1; FR2634144B1; SE8902548D0; FR2634144A1; SE8902548L; GB2221410A; DE3922914A1; GB2221410B; HUT54536A

Abstract

Die Zentrifuge enthaelt einen Antrieb, der einen Rotor dreht, dessen Umlaufgeschwindigkeit durch einen Geber ueberwacht wird, der auf einer Montageplatte angebracht ist, welche sich in einer Vertiefung eines Ringes befindet, der auf der Sitzflaeche des Antriebsgehaeuses angeordnet ist. Im Ring ist eine Bohrung ausgefuehrt, in der ein bewegliches Element untergebracht ist, das mit Moeglichkeit der Beruehrung mit dem Kruemmungsradius der erwaehnten Sitzflaeche des Antriebsgehaeuses angeordnet ist und eine Verschiebung des genannten Ringes relativ zur unteren Oberflaeche des Rotors zur Einstellung des Gebers in einem aus der Sicht der optimalen Empfindlichkeit gegen die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors heraus bestimmten Abstand von dieser Oberflaeche gewaehrleistet. Fig. 1{Zentrifuge; Antrieb; Rotor; Geber; Umlaufgeschwindigkeit; Montageplatte; Vertiefung; Ring; Sitzflaeche; Antriebsgehaeuse; Bohrung; Element, beweglich}

Description

Zentrifuge

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zentrifugen, insbesondere auf Mittel zur Befestigung eines Gebers für eine Zentrifuge zweoks Erfassung der Umlaufgeschwindigkeit ihres Rotors, und kann vorwiegend zur Kontrolle der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge bei der Durchführung von Arbeiten auf dem Gebiet der Biotechnologie, der Biophysik_p der Biologie und in anderen Gebieten angewendet werden»

Charakteristik des bekannten Standes der Teohnik

Bekanntlich darf die Um]aufgeschwindigkeit des Rotors einer Zentrifuge einen vorgegebenen Sollwert nioht übersteigen, da dies zu ernsthaften Betriebsstörungen eins chi ie 131 ich des Rotor bruohs und des Ausfalls der Zentrifuge führen kann.

Dies ist besonders von dem Standpunkt aus wichtig, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Rotoren moderner Zentrifugen einige zehn Tausend Umdrehungen in der Minute beträgt. Deshalb sieht Jede Konstruktion einer Zentrifuge das Vorhandensein eines Gebers vor, der die Umlaufgeschwindigkeit überwacht und die Abschaltung der Speisung des Zentrifugenantriebs und folglich die Stillsetzung des Rotors gewährleistet, wenn die Umlaufgeschwindigkeit des letzteren den vorgegebenen Sollwert übersteigt.

In der Regel benutzt man zur Lösung dieser Aufgabe eine an der unteren Stirnfläche des Rotors befestigte Soheibe mit

einander abwechselnden Marken, die sioh beispielsweise nach der Farbe unterscheiden. Diese Marken werden von einem gegenüber angebrachten Geber, beispielsweise einem optischem Geber, abgelesen.

Unabhängig vom Typ des verwendeten Gebers soll dieser eine optimale Empfindlichkeit bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors besitzen, was durch eine Änderung seiner Lage erreioht worden kann. Hierbei kann die konstruktive Ausführung der Einrichtung zur Anbringung des Gebers und Regelung seiner Lage kompakt sein, wobei die Stelle zur Aufnahme des Gebers in jeder beliebigen Zentrifuge stets durch den Raum zwischen Antrieb und Rotor beschränkt ist»

Darüber hinaus soll die Konstruktion eine hohe Zuverlässigkeit, sowohl aus der Sicht der Fixierung des Gebers in einer beim Regeln gewählten Lage, als auch hinsichtlich der Montage und Demontage, z. B. bei einer vorbeugenden Instandsetzung gewährleisten«

Bekannt ist eine Einrichtung (US, A, 3693023), die zur Kontrolle der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors einer Zentrifuge verwendet werden kann. Allerdings gestattet die Konstruktion dieser Einrichtung es nicht, die Lage des Gebers aus der Sicht seiner optimalen Empfindlichkeit bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors heraus au regeln.

Außerdem enthält die Konstruktion eine große Anzahl von EIemonten, was diese Konstruktion im ganzen kompliziert macht»

Die Anwendung einer solchen Konstruktion ist infolge ihrer Kompliziertheit und unzureichenden Zuverlässigkeit unrationell

bedingt durch die unmögliche Optimierung der Empfindlichkeit des Gebers bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors»

Bekannt ist ferner eine Zentrifuge (EP, A, 0,139290), in der die Möglichkeit einer Lageänderung des Gebers aus der Sicht seiner optimalen Empfindlichkeit bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge vorgesehen ist» Der Geber ist auf einer Montageplatte angebracht, die sich in einer Vertiefung eines Ringes befindet, der auf der Sitzfläche des Gehäuses eines den Rotor der Zentrifuge in Drehung versetzenden Antriebs angeordnet ist»

Die Zentrifuge enthält einen Antrieb, der den Rotor antreibt, dessen Umlaufgeschwindigkeit durch einen Geber (einen Fotogeber) überwacht wird, der auf der Montageplatte angebracht ist, welche sich in der Vertiefung eines Tragringes befindet, der auf der Sitzfläche des Antriebsgehäuses angeordnet ist. Der Geber weist eine Möglichkeit zur Verschiebung relativ zur unteren Oberfläche des Rotors in die Lage der optimalen Empfindlichkeit bezüglich seiner Umlaufgeschwindigkeit auf. An der unteren Oberfläche des Rotors ist ein spezieller Geschwindigkeitsanzeiger angebracht. Eine fotoempfindliche Einrichtung, αie die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (Drehzahl) erfaßt, ist an der Montageplatte des Gebers angebracht, welche einen Vorsprung mit einer solchen Abmessung besitzt, die es gestattet, die fotorempfindliche Einrichtung an der Montageplatte anzubringen. Die Montageplatte des Potogebers ist mit dem Tragring mittels zweier Regelelemente verbunden, die sich an den Enden der Montageplatte befinden. Mit Hilfe der Regelelemente erfolgt die Verschiebung der Montageplatte zusammen iüit dem JOtogeber relativ zum Tragring, und die fotoempfindliche Einrichtung wird auf diese Weise auf einen optimalen

Abstand, in bezug auf den an der unteren Oberfläche des Rotors angebrachten Geschwindigkeitsanzeiger, eingestellte

Jedooh ist die Konstruktion dieser Einrichtung kompliziert und enthält eine große Anzahl von Elementen für die Befestigung sowohl des Ringes als auch der Montageplatte. Dabei besitzt das Hauptelement der Befestigung des Ringes verschiedene komplizierte Ausschnitte und Kopplungen. Im Zusammenhang damit, daß die Lageregelung des Gebers durch Versohiebung der Montageplatte mit Hilfe von zwei Regelelementen - Sohrauben - geschieht, ist es schwer, selbst bei gleichzeitiger Drehung dieser Schrauben eine genau vertikale Orientierung des Gebers in Bezug auf die untere Oberfläche des Rotors der Zentrifuge eicherzustellen. Dies führt unvermeidlich zur verminderten Genauigkeit der Messung der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors und als Folge davon zur Senkung der Zuverlässigkeit der Zentrifuge. Hierbei ist der eigentliche Regelungsprozeß arbeitsintensiv und nimmt viel Zeit in Anspruch.

Ein anderer Nachteil dieser Zentrifuge besteht darin, daß das Fotoelement des Gebers an der Montageplatte angeklebt ist. Dies erlaubt es einerseits nicht·, eine sohneile Auswechselung des Fotoelementes im Falle seines Defektes vorzunehmen, und setzt andererseits ebenfalls die Zuverlässigkeit der Einrichtung herab. Somit ist die bekannte Konstruktion kompliziert, erschwert den Prozeß der Einstellung und gewährleistet nicht die geforderte Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Vereinfachung der Konstruktion bei einer Erhöhung der Regelgenauigkeit und -zuverlässigkeit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge zu schaffen, in der durch eine einfache Konstruktion der regelbaren Einrichtung zur Einstellung des Gebers für die Umlaufgeschwindigkeit des Zentrifugenrotors der Prozeß der Lageregelung des Gebers vereinfacht ist und eine hohe Zuverlässigkeit sowohl hinsichtlich der Fixierung des Gebers in der beim Regeln gewählten Lage als auch hinsichtlich der Fixierung des Fotoelementes des Gebers gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch en eicht, daß in der Zentrifuge, die einen Antrieb enthält, welcher den Rotor dreht, dessen Umlaufgeschwindigkeit durch einen Geber überwacht wird, der auf einer Montageplatte angebracht ist, welche sich in einer Vertiefung eines Ringes befindet, der auf der Sitzfläche des Antriebsgehäuses angeordnet ist, wobei der Geber die Möglichkeit zur Verschiebung relativ zur unteren Oberfläche des Rotors in die Lage der optimalen Empfindlichkeit bezüglich seiner Umlaufgeschwindigkeit aufweist, erfindungsgemäß die Montageplatte in der erwähnten Vertiefung des Ringes unbeweglich befestigt ist, während in dem Ring eine Bohrung ausgeführt ist, in der ein bewegliches Element untergebracht ist, das mit der Möglichkeit der Berührung mit dem Krümmungsradius der erwähnten Sitzfläche des ,Antriebsgehäuses angeordnet ist und eine Verschiebung des gekannten Ringes relativ zur unteren Oberfläche des Rotors zur Einstellung des Gebers in einem aus der Sicht der optimalen Empfindlichkeit bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors heraus bestimmten Abstand von dieser Oberfläche gewährleistet.

Als Ergebnis ist eine einfache Konstruktion der Regeleinrich-

tung zur Einstellung dos Gebers für die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge geschaffen werden_o

Es ist bevorzugt, die Bohrung zur Unterbringung des beweglichen Elementes längs einer Tangente an die Sitzfläche des Antriebagehäuses anzuordnen. Dabei ist das bewegliche Element zweckmäßigerweise mit einer Ausnehmung auszuführen, deren Form als Gegenfläche zur Sitzfläche des Antriebsgehäuses ausgeführt ist.

Hierbei ist es zweckmäßig, das bewegliche Element an einem Ende mit einem Gewinde zu versahen, auf welchem eine Mutter angeordnet ist, die das bewegliche Element fixiert. Beim nicht fixierten beweglichen Element wird eine Verschiebung des Ringes relativ zur unteren Oberfläche des Rotors in eine vom Standpunkt der optimalen Empfindlichkeit des Gebers aus gewählte Lage gewährleistet, und bei der Fixierung des beweglichen Elementes wird der Ring in der gewählten Lage festgehaltene

Zweckmäßigerweise wird in der Zentrifuge bei der zylindrischen Form der Sitzfläche des Antriebsgehäuses der Krümmungsradius der Ausnehmung des beweglichen Elementes im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der zylindrischen Sitzfläche ausgeführt·

Als Ergebnis wird die Möglichkeit zur Verschiebung des Ringes bei der Lageregelung des Gebers nicht nur längs der Vertikalen sondern auoh in bezug auf die Antriebsachse gewährleistet. Dabei gewährleistet das bewegliche Element sowohl die Lageregelung des Gebers als auch dessen zuverlässige Fixierung in einer vom Standpunkt der optimalen Empfindlichkeit

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bezüglich der Rotorgesohwindigkeit aasgewählten Lage,

In der bevorzugten Ausführungsform der Zentrifuge ist das Fotoelement des Gebers in einer vertikalen Vertiefung der Montageplatte angeordnet. Dabei kann zur Fixierung des Fotoelementes in dJ.eser Vertiefung beispielsweise ein "lastisoher Stab verwendet werden»

Ausführungabeispiele

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben und unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ι im Vertikalschnitt das Antriebsgehäuse der Zentrifuge mit Rotor und eine regelbare Einrichtung zur Einstellung des Gebers für die Umlaufgeschwindigkeit des Zentrifugenrotors, gemäß der Erfindung}

Fig, 2: das Gehäuse im Querschnitt durch die Anordnungsstelle der Bohrung mit dem beweglichen Element, gemäß der Erfindung}

Fig. 3: getrennt in der Axonometrie den Aufsatz, den Ring, die Montageplatte, das Fotoelement des Gebers und einen Teil des Antriebsgehäuses, gemäß der Erfindung}

Fig. 4: die an der unteren Oberfläche des Rotors der Zentrifuge angebrachte Scheibe mit Marken, gemäß der Erfindung}

Fig. 5: die Befestigung de¹- Montageplatte im Ring, die Öffnung zum Herausführen der Leitungen des Fotoelementes des Gebers und die Schraube des beweglichen Elementes, gemäß der Erfindung}

Pd , 6 a, b, cj Etappen des Einstellprozesaes der Einrichtung,

Die in Figo 1 dargestellte Zentrifuge enthält einen Ring 1, der auf der Sitzfläche 2 des Antriebsgehäuses der Zentrifuge angeordnet ist.

In einer Vertiefung 3 des Ringes 1 ist eine Montageplatte 4 mit einem darauf angebrachten Geber 5 untergebracht, der in einer vertikalen Vertiefung 6 der Montageplatte 4 mittels eiaes elastischen Stabes 7 fixiert iste

Die Montageplatte 4 ist in der Vertiefung 3 des Ringes 1 unbeweglich befestigt, während im Ring 1 eine Bohrung 8 ausgeführt ist, in welcher sich ein bewegliches Element 9 (Figo 2) befindet, das mit Möglichkeit der Berührung mit dem Krümmungsradius der erwähnten Sitzfläche 2 des Antriebsgehäuses angeordnet ist. Dabei liegt die Aohse der Bohrung 8 län^s einer Tangente an die genannte Sitzfläohe 2 des Antriebsgöhäuses, während das bewegliche Element 9 (Schraube) eine Ausnehmung 10 aufweist, deren Form als Gegenfläche zur erwähnton Sitzfläche 2 ausgeführt ist. Bei der zylindrischen Form d.teser Sitzfläche 2, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Krümmungsradius der Ausnehmung 10 des Elementes 9 im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der zylindrischen Sitzfläche 2. In der konkreten Ausführungsform des beweglichen Elementes 9 besitzt dieses an einem Ende ein Gewinde, auf dem eine das bewegliche Element 9 fixierende Mutter 11 angeordnet iste Beim nichtfixierten Element 9 wird eine freie Verschiebung des Ringes 1 längs der Sitzfläche 2 des Antriebsgehäuses sichergestellt. Bei der Fixierung des beweglichen Elementes 9 wird der Ring 1 mit Hilfe der Mutter 11 in einer vom Standpunkt der optimalen Empfindlichkeit des Gebers 5

aus gewälüten Lage festgehaltene

Die Montageplatte 4 (Fig. 5) ist in der Vertiefung 3 des Ringes 1 vermittels Sohrauben 12 unbeweglich befestigt, wobei in der Montageplatte 4 eine Öffnung 13 zum Herausführen von Leitungen vorgesehen, die von dem Fotoelement des Gebers 5 (Fig. 1) abgehen.

Auf einer durch das Antriebsgehäuse hindurohgefüiirten biegsamen Welle 14 ist ein Aufsatz 15 befestigt, der zur Aufnahme eines Rotors 16 der Zentrifuge bestimmt ist.

An der unteren Oberfläche des Rotors 16 ist eins Scheibe 17 befestigt, die Marken 18 (Fig. 4) aufweist und so angeordnet ist, daß beim Umlauf des Rotors 16 (Fig. 1) die Marken die Erapfindlichkeitszone des Fotoelementes des Gebers 5 passierer..

Darüber hinaus stellt sich der Geber 5 bei der Verschiebung des Ringes 1 in einem aus der Sicht der optimalen Empfindlichkeit bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 16 heraus bestimmten Abstand von dessen unterer Oberfläche ein<>

Vor der Montierung des Rotors 16 steokt man auf den Aufsatz 15 ein Kaliber 19 (Figo 6a) auf, das eine ebensolche Aufnahmehohrung wie der Rotor 16 besitzt. Jr.doch ist die Tiefe dieser Bohr ing beim Kaliber 19 um das Maß des Arbeitsspalbes zwischen der Scheibe 17 (Fig. 1) und dem Ring 1 größer. Danach verschiebt man den Ring 1 bis zum Ansohlag gegen die untere Stirnfläche 20 des Kalibers 19. Diese Lage entspricht

der höchsten Empfindlichkeit des Gebers 5. Den Ring 1 befestigt man in dieser Lage jurch Pestziehen der Mutter 11 (Fig. 6b) und der Prozeß der Einstellung gehl; zu Ende. Alsdann nimmt man das Kaliber 19 vom Aufsatz 15 (Fig. 6o) ab und setzt den Rotor 16 (Fig. 1) auf denselben auf, welcher beim Einschalten des (nicht gezeigten) Antriebs in Lrehung versetzt wird» fAerbei liest der Geber 5, beispielsweise ein optisches Paar, die Marken 18 (Fig. 4) von der an der unteren Oberfläche des Rotors 16 (Fig. 1) angebrachten Scheibe 17 ab und erzeugt ein elektrisches Signal, das in einen (nicht gezeigten) Steuerblook gelangte Dadurch wird die Kontrolle der Drehzahl des Motors 16 der Zentrifuge zustandegebracht.

In der Zentrifuge wird eine hohe Genauigkeit der Kontrolle der Drehzahl des Rotors 16 dank der Möglichkeit gewährleistet, eine optimale Lage und eine garantierte Orientierung des Fotoelementes des Gebers 5 zu wählen. Überdies wird die maximale Bequemlichkeit im Betrieb sichergestellt dank der Fixierung und Einstellung mit Hilfe eines Elementes 9 und dank der möglichen Auswechselung des Gebers 5 durch Entfernen des elastischen Stabes 7 aus der Montageplatte 4.

Claims

Patentansprüche

1. Zentrifuge, die einen Antrieb enthält, weloher einen Rotor dreht, dessen Umlaufgeschwindigkeit durch einen Geber überwacht wird, der auf einer Montageplatte angebracht ist, welche sioh in einer Vertiefung eines Ringes befindet, der auf der Sitzfläche des Antriebsgehäuses angeordnet ist, wobei der Geber die Möglichkeit zur Verschiebung relativ zur unteren Oberfläche des Rotors in die Lage der optimalen Empfindlichkeit gegen seine Umlaufgeschwindigkeit hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (4) in der erwähnten Vertiefung (3) des Ringes (1) unbeweglich befestigt ist, während in dem Ring (1) eine Bohrung (8) ausgeführt ist, in der ein bewegliches lälemert (9) untergebracht ist, das mit Möglichkeit der Berührung mit dem Krümmungsradius der erwähnten Sitzfläche (2) des Antriebsgehäuses angeordnet ist und eine Verschiebung des genannten Ringes (1) relativ zur unteren Oberfläche des Rotors (16) zur Einstellung des Gebers (5) in einem aus der Sicht der optimalen Empfindlichkeit gegen die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (16) heraus bestimmten Abstand von dieser Oberfläche gewährleistete

2. Zentrifuge nach Ans_t .*uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der genarbt?n Bohrung (8) längs einer Tangente an die genannte Sitzfläche (2) des Antriebsgehäuses liegt, während das bewegliche Element (9) eine Ausnehmung (10) aufweist, deren Form als Gegenflache zur erwähnten Sitzfläche (2) des Gehäuses ausgeführt ist₀

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (9) an einem üide ein Gewinde auf-

weist, auf welches eine Mutter (11) angeordnet ist, die das bewegliche Element (9) fixiert, wobei beim nicht fixierten beweglichen Element (9) eine Verschiebung des Ringes (1) relativ zur unteren Oberfläche des Rotors (16) in eine vom Standpunkt der optimalen Empfindlichkeit des Gebers ausgewählte Lage gewährleistet wird und bei der Fixierung des beweglichen Elementes (9) der Ring (1) in der gewählten Lage festgehalten wird©

4. Zentrifuge naoh Ansprüchen 2 uud 3» daduroh gekennzeichnet, daß bei der zylindrischen Form der Sitzfläche (2) des Antriebsgehäuses der Krümmungsradius der Ausnehmung (10) des beweglichen Elementes (9) im wesentlichen dem KrÜmmungsralius der zylindrischen Sitzfläche (2) gleich ist_e

5, Zentrifuge naoh Ansprüchen 2, 3, 4, daduroh gekennzeichnet, daß in der unbeweglich befestigten Montageplatte (4) eine vertikale Vertiefung (6) zur Aufnahme des genannten Gebers (5) ausgeführt ist_e

6ο Zentrifuge naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (5) in der genannten Vertiefung (6) mittels eines elastischen Stabes .7) fixiert ist.

Hierzu χ Seifen Zßichnwgen