-
Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Fluidzentrifugen, die zur
Trennung von partikelförmigen
Stoffen von einer Fluidzufihrung aufgebaut und angeordnet sind.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen vollständig wegwerfbaren,
geformten bzw. gespritzten oder gegossenen Zentrifugenrotor aus
Kunststoff, der derart ausgeführt
und angeordnet ist, daß keine
Metallbuchsen oder anderen Metallteile oder -komponenten verwendet
werden müssen.
-
Eine Überlegung
bei der Konstruktion und/oder Neukonstruktion bzw. Anpassung von
Fluidbehandlungs- und Fluidfilterkomponenten, wie einem Zentrifugenrotor,
ist, ob die Komponente(n) so ausgefiührt und angeordnet werden kann
(können), daß sie nichtmetallisch
oder zumindest in erster Linie nichtmetallisch sind. Eine in erster
Linie nichtmetallische, vorzugsweise ganz aus Kunststoff bestehende Ausführung einer
Komponente oder einer Anordnung wird als „wegwerfbar" angesehen, da sie
je nach den gewählten
Materialien zur Entsorgung verbrannt oder recycelt werden kann.
Durch Bereitstellung einer verbrennbaren Komponentenausführung kann
die Konstruktionsmasse der Komponente(n) auf ein geringes Volumen
an Asche reduziert werden, und dies beschränkt, was Deponien zugefiührt wird.
Die andere Option bei „Wegwerfkomponenten" besteht darin, den
bei der Konstruktion der Komponente(n) oder Anordnung verwendeten
Kunststoff zu recyceln. Bei der Herstellung von Fluidbehandlungs-
und Fluidfilterungskomponenten, die im Wesentlichen ganz aus Kunststoff
bestehen, werden die Komponenten oder wird die Anordnung oder Baugruppe
dieser Komponenten als ein umweltfreundliches „grünes" Design beschrieben.
-
Ein
weiterer Gesichtspunkt bei der Neukonstruktion oder Anpassung von
Komponenten zum Erreichen einer ganz aus Kunststoff bestehenden
Ausführung
ist der Verzicht auf Metallteile, die in der Regel im Vergleich
zu Ersatz durch Kunststoff mit höheren
Kosten verbunden sind. Wenn das Ersatzteil oder – merkmal als Teil einer anderen
bestehenden Komponente gespritzt oder geformt werden kann, dann
ist es möglich,
auf einen oder mehrere Montageschritte zu verzichten, und dies führt zu einer
Ersparnis bei den Arbeitskosten.
-
Eine
der Anwendungen für
eine ganz aus Kunststoff bestehende Ausführung ist die Konstruktion
eines Zentrifugenrotors. Eine derzeitige Konstruktion, die einen
Stapel von Teilchentrennkegeln im Rotor enthält, enthält Metallbuchsen, die in das
Kunststoffrotorgehäuse
gepreßt
sind. Bei jedem Ölwechsel,
wenn der Rotor entsorgt wird, werden auch die Metallbuchsen entsorgt,
obwohl erst weniger als fünf Prozent
(5 %) ihrer Nutzlebensdauer abgelaufen ist. Darüber hinaus müssen diese
Metallbuchsen aus dem Rotorgehäuse
herausgepreßt
werden, bevor der Rotor verbrannt werden kann. Der Wunsch nach einem
vollständig
wegwerfbaren „grünen" Produkt und Vorbehalte
hinsichtlich der durch die Metallbuchsen hervorgerufenen Kosten
waren der Antrieb für die
Konzeption der vorliegenden Erfindung. Durch Verzicht auf die Metallbuchsen
werden sowohl Kosten der Einzelteile eingespart als auch Arbeitszeiten zum
Pressen der Buchsen in das Rotorgehäuse und zu ihrem Herauspressen
aus dem Gehäuse
vor Entsorgung des Rotors beseitigt.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten
Wegwerf-Zentrifugenrotor bereitzustellen.
-
Die
obige Aufgabe wird durch einen Wegwerf-Zentrifugalrotor gemäß Anspruch
1 oder 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Eine
den Verzicht auf alle Metallbuchsen beim Zentrifugenrotor betreffende
Verbesserung ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Konstruktion und Verwendung eines geformten bzw. gespritzten oder
gegossenen Kunststoffrotorwellenpaßstücks als ein einstückig ausgebildeter
Teil eines oberen Rotorteils. Ein ähnlich geformtes Kunststoffrotorwellenpaßstück wird
als ein einstückig
ausgebildeter Teil einer Grundplattenkomponente bereitgestellt,
die einen Teil des Zentrifugenrotors umfaßt. Diese Rotorwellenpaßstücke bilden
die Rotor/Lagerflächen
zur Drehung des Zentrifugenrotors bezüglich des Zentrifugenmantels
oder -gehäuses.
Wenn diese Rotorwellenpaßstücke als
ein symmetrischer Teil einer größeren Komponente,
das heißt
des oberen Rotorteils und der Grundplatte, einstückig geformt sind, können potentielle
Vorbehalte bezüglich
Unrundheit auf ein Minimum reduziert werden.
-
Ein
Wegwerf-Zentrifugenrotor zur Fluidbehandlung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist einen einstückig ausgebildeten oberen Rotorteil
mit einem Rotorwellenpaßstück, einen
einstückig
ausgebildeten unteren Rotorteil, der zur Definition bzw. Bildung
eines Rotorinneren mit dem oberen Rotorteil verbunden ist, eine
im Rotorinneren aufgenommene einstückig ausge bildete Grundplatte,
die durch den unteren Rotorteil aufgenommen wird und ein Rotorwellenpaßstück umfaßt, das
sich durch den unteren Rotorteil und darüber hinaus erstreckt, und ein
im Rotorinneren angeordnetes Fluidbehandlungselement auf.
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
-
1 ist
eine Vorderansicht eines Wegwerf-Zentrifugenrotors gemäß einer
typischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine perspektivische Draufsicht des Zentrifugenrotors von 1.
-
3 ist
eine perspektivische Unteransicht des Zentrifugenrotors von 1.
-
4 ist
eine explosionsartige Vorderansicht des Zentrifugenrotors von 1.
-
5 ist
eine explosionsartige perspektivische Draufsicht des Zentrifugenrotors
von 1.
-
6 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte
Vorderansicht des Zentrifugenrotors von 1.
-
7 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte
Vorderansicht des oberen Teils des Rotormantels mit einem Teil des
Zentrifugenrotors von 1.
-
8 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte
Vorderansicht eines unteren Teils eines Rotormantels mit einem Teil
des Zentrifugenrotors von 1.
-
9 ist
eine perspektivische Draufsicht einer Grundplatte mit einem Teil
des Zentrifugenrotors von 1.
-
10 ist
eine perspektivische Unteransicht der Grundplatte von 9.
-
11 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte Vorderansicht
der Grundplatte von 9.
-
12 ist
eine Draufsicht eines spiralförmigen
Schaufelelements mit einem Teil des Zentrifugenrotors von 1.
-
13 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte Vorderansicht
eines Zentrifugenrotors gemäß einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
14 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte auseinander
gezogene Vorderansicht eines unteren Teils des Zentrifugenrotors
von 13.
-
15 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte auseinander
gezogene Vorderansicht eines oberen Teils des Zentrifugenrotors
von 13.
-
16 ist
eine Vorderansicht eines Rotorwellenpaßstückglieds mit einem Teil des
Zentrifugenrotors von 13.
-
17 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte Vorderansicht
eines Zentrifugenrotors gemäß einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
18 ist
eine explosionsartige Vorderansicht eines unteren Teils des Zentrifugenrotors
von 17.
-
19 ist
eine explosionsartige Vorderansicht eines oberen Teils des Zentrifugenrotors
von 17.
-
20 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte Vorderansicht
des in eine Zentrifuge eingebauten Zentrifugenrotors von 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
21 ist
eine als Vollschnitt ausgeführte Teil-Vorderansicht
des in eine alternative Zentrifuge eingebauten Zentrifugenrotors
von 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Zum
besseren Verständnis
der Grundzüge der
Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen
Bezug genommen, und es wird eine spezielle Sprache zu ihrer Beschreibung
verwendet. Es versteht sich jedoch, daß der Schutzbereich der Erfindung
dadurch nicht eingeschränkt
werden soll, wobei auch Änderungen und
weitere Modifikationen bei der dargestellten Vorrichtung und weitere
Anwendungen der Grundzüge der
Erfindung, wie sie hier dargestellt sind, die für einen Fachmann auf dem betreffenden
Gebiet der Erfindung normalerweise ersichtlich sind, in Betracht kommen.
-
Unter
Bezugnahme auf die 1–6 wird ein
Zentrifugenrotor 20 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Zentrifugenrotor 20 umfaßt einen
ringförmigen oberen
Rotorteil 21, einen ringförmigen unteren Rotorteil 22,
eine ringförmige
Grundplatte 23, ein spiralförmiges Schaufelelement 24 und
eine Emabond®-Litze 25.
Der obere und der unteren Rotorteil 21 bzw. 22 sind zur
Schaffung eines Mantels oder Gehäuses
zusammengefügt
und wirken dahingehend zusammen, einen hohlen Rotorinnenraum zu definieren
bzw. bilden. Die Grundplatte 23 und das spiralförmige Schaufelelement 24 werden
in den hohlen Rotorinnenraum eingebaut. Wie beschrieben, nimmt der
untere Rotorteil die Grundplatte auf, und die Grundplatte nimmt
unter Zusammenwirkung mit dem oberen Rotorteil das spiralförmige Schaufelelement 24 auf
und positioniert es.
-
In 20 ist
der Zentrifugenrotor 20 in eine Zentrifuge eingebaut, die
als eine „von
oben beschickbare Zentrifuge" beschrieben
werden kann, wobei sich der Fluideinlaß an der Basis oder am Boden
der Zentrifuge befindet. Wenn das Zentrifugengehäuse umgedreht ist, so daß sich die
Basisfluideinlaßposition
am oberen Ende befindet, kann dies als eine „von unten beschickbare Zentrifuge" bezeichnet werden.
Der Aufbau und Ausrichtung des Zentrifugenrotors 20 ändert sich
jedoch nicht und eignet sich sowohl für eine von oben als auch für eine von
unten beschickbare Zentrifuge.
-
Bei
dieser ersten Ausführungsform
handelt es sich bei der durch ein Paßstück 28 gebildeten oberen
Rotorwelle um ein einstückig
ausgebildetes Teil des oberen Rotorteils 21. Bei der durch
das Paßstück 29 gebildeten
unteren Rotorwelle handelt es sich um ein einstückig ausgebildetes Teil der
Grundplatte 23. Wie dargestellt und beschrieben erstreckt
sich das Paßstück 29,
bei dem es sich um ein einstückig
ausgebildetes Teil der Grundplatte 23 handelt, durch den unteren
Rotorteil 22 und erstreckt sich sogar weit genug über den
unteren Rotorteil hinaus, daß es
durch das Zentrifugengehäuse
aufgenommen werden kann (siehe 20 und 21).
Der Teil des Paßstücks 29,
der sich über
die Außenfläche des
unteren Rotorteils 22 hinaus erstreckt ist die Lagerfläche für die Montage
in die Buchse im Zentrifugengehäuse
von 20. Die Begriffe „obere(s)" und „untere(s)" werden im Kontext der Anordnungsausrichtung
von 20 verwendet.
-
Der
obere Rotorteil 21 ist eine einstückig geformte bzw. gespritzte
oder gegossene Kunststoffkomponente. Der untere Rotorteil 22 ist
eine einstückig
geformte bzw. gespritzte oder gegossene Kunststoffkomponente. Bei
der ersten alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind, wie durch die 13–16 dargestellt,
das obere Rotorwellenpaßstück 30 und
das untere Rotorwellenpaßstück 31 jeweils
als getrennte, diskrete Komponenten ausgebildet bzw. gegossen, die
in den oberen Rotorteil 32 bzw. in den unteren Rotorteil 33 eingebaut
werden sollen. Die Montage der Rotorwellenpaßstücke 30 und 31 erfolgt
vom Äußeren jeder
Aufnahmekomponente in einer einwärts
verlaufenden Richtung. Des Weiteren sind die Rotorwellenpaßstücke 30 und 31 identisch
ausgeführt.
Diese identische Ausführung
für die
Paßstücke 30 und 31 vereinfacht das
Gesamtdesign und reduziert die Anzahl verschiedener Teile um eins
(1).
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind, wie in den 17–19 dargestellt,
das obere Rotorwellenpaßstück 36 und das
untere Rotorwellenpaßstück 37 jeweils
als getrennte, diskrete Komponenten ausgebildet bzw. gegossen, die
in den oberen Rotorteil 39 bzw. in den unteren Rotorteil 40 eingebaut
werden sollen. Die Montage der Rotorwellenpaßstücke 36 und 37 erfolgt vom
Inneren jeder Aufnahmekomponente nach außen. Des Weiteren sind die
Rotorwellenpaßstücke 36 und 37 identisch
ausgeführt.
Dies vereinfacht das Gesamtdesign und reduziert die Anzahl verschiedener
Teile um eins (1).
-
Weiterhin
auf die 1–6 sowie
auf die 7–12 Bezug
nehmend, ist die Grundplatte 23 als eine einstückige, geformte
bzw. gespritzte oder gegossene Kunststoffkomponente dargestellt. Das
spiralförmige
Schaufelelement 24 ist eine einstückige geformte bzw. gespritzte
oder gegossene Kunststoffkomponente. Der obere Rotorteil 21 ist
in 7 im Vollschnitt dargestellt, und diese Zeichnung zeigt
die Art und Weise, in der das obere Paßstück 28 als Teil des
oberen Rotorteils 21 einstückig ausgebildet bzw. gegossen
ist. Ein kegelstumpfförmiger
Teil 43 paßt
in das spiralförmige
Schaufelelement 24 und unterstützt dessen Ausrichtung, siehe 6.
Das Paßstück 28 umfaßt eine
Fluiddosierbohrung 44, die sich koaxial durch die geometrische
Mitte des Paßstücks 28 erstreckt.
Die Verwendung der Bohrung 44 zur Fluidzufuhr wird im Zusammenhang
mit 20 erläutert,
die die Montage des Zentrifugenrotors 20 in den Zentrifugenmantel
oder das Zentrifugengehäuse 45 darstellt.
In 20 umfaßt
das Gehäuse 45 eine ringförmige Flanschbuchse 47 aus
Metall, die vom Inneren des Gehäuses 45 in
die Gehäusewand
ge preßt
wird. Die Buchse 46 ist an einem Ende geschlossen und am
gegenüberliegenden
Ende offen. Das Paßstück 28 wird
durch das offene Ende der Buchse 46 koaxial aufgenommen.
Die Fluidzufuhrbohrung 44 ist zur Zuführung einer dosierten Fluidströmung in
das Innere der Buchse 46 zwecks Schmierung der Laufflächen der
Kombination aus Buchse 46 und Paßstück 28 ausgeführt und
angeordnet. Diese „dosierte" Strömung wird
durch den ringförmigen
Zwischenraum zwischen der Buchse und dem Paßstück gesteuert. Diese Art von
Grenzfläche zwischen
dem oberen Paßstück und der
Buchse kann auch in eine Zentrifuge mit geteilter Kammer als Strömungsauslaß eingebaut
werden.
-
In 21 umfaßt das Gehäuse 45 eine
ringförmige
Flanschbuchse 47 aus Metall, die von außerhalb des Gehäuses 45 in
die Gehäusewand
gepreßt wird.
Die Buchse 47 ist an einem Ende geschlossen und am gegenüberliegenden
Ende offen. Das Paßstück 28 wird
durch das offene Ende der Buchse 47 koaxial aufgenommen.
Die Fluidzufuhrbohrung 44 ist zur Zuführung von Fluid in das Innere
der Buchse 47 zwecks Schmierung der Laufflächen der
Kombination aus Buchse 47 und Paßstück 28 ausgeführt und
angeordnet. Der sich über
die Außenfläche des
oberen Rotorteils 21 hinaus erstreckende Teil des Paßstücks 28 ist
die Lagerfläche
zum Einbau in die Buchse 46 (oder Buchse 47).
-
Eine
Alternative zu dem in den 20 und 21 Dargestellten
besteht darin, die Buchsen 46 bzw. 47 wegzulassen
und einfach ein kleineres Sackloch im Gehäuse 45 zur Aufnahme
des Rotorwellenpaßstücks 28 vorzusehen,
insbesondere zu bohren und aufzureiben. Eine ähnliche Änderung kann an der Basis durchgeführt werden,
wo die Buchse 48 das Rotorwellenpaßstück 29 aufnimmt. Wenn
die Buchse 48 weggelassen wird, wird die Größe des Durchmessers
der Bohrung 49 verringert, so daß sie zur Aufnahme des Paßstücks 29 ordnungsgemäß dimensioniert
ist.
-
Weiterhin
auf 6 der Montagezeichnung Bezug nehmend, umfaßt die Grundplatte 23 einen Mittelrohrteil 50,
der bis zum spiralförmigen
Schaufelelement 24 hin eingepaßt ist. Eine gekrümmte ringförmige Wand 51 erstreckt
sich vom Mittelrohrteil 50 zu einer unteren ringförmigen Ablage 52,
die eine ringförmige
Innenwand 53 und eine Umfangsaußenwand 54 mit einem
ringförmigen
Kanal 55 mit umgekehrter U-Form enthält. Das Paßstück 29 erstreckt sich
durch die Öffnung 56 im
unteren Rotorteil 22 und umfaßt eine Strömungsbohrung 57, die
mit dem hohlen Innenraum des spiralförmigen Schaufelelements 24 in
Verbindung steht. Eine Schulter 60 der Grundplatte 23 ist
an einer Schulter 61 des unteren Rotorteils 22 angeordnet.
Darüber
hinaus nimmt der Kanal 55 eine erhabene ringförmige Innenwand 62 auf,
bei der es sich um ein einstückig
ausgebildetes Teil des unteren Rotorteils 22 handelt. Der
Kanal 55 und die Wand 62 sind zur Abstützung und
flüssigkeitsdichten Abdichtung
an der ringförmigen
Grenzfläche
sicher zusammengefügt.
Dieses Zusammenfügen
kann durch eine Reibschweißung,
eine Ultraschallschweißung,
eine Preßpassung
oder durch die Verwendung von Klebstoff, um nur einige der Möglichkeiten
zu nennen, erreicht werden. Eine zusätzliche Abstützung der
Grundplatte 23 erfolgt durch den Kontakt von Widerlagern 63 mit
der Fläche 64.
-
Das
spiralförmige
Schaufelelement 24 ist nach unten hin in der Grundplatte 23 angeordnet
und zwischen der Wand 51 und der Wand 53 an der
Ablage 52 positioniert. Der Innenrand des unteren Teils jeder
Schaufel ist so geformt, daß er
um die gekrümmte
ringförmige
Wand 51 herumpaßt.
Der obere Rotorteil 21 und der untere Rotorteil 22 sind
so zusammengefügt,
daß die
Paßstücke 28 und 29 koaxial ausgerichtet
sind, um für
eine effiziente Drehbewegung des Zentrifugenrotors 20 im
Zentrifugengehäuse 45 zu
sorgen, wie in den 20 und 21 dargestellt.
Die ringförmige
Gestalt des spiralförmigen Schaufelelements 24 wirkt
mit der koaxialen Ausrichtung der Paßstücke 28 und 29 und
des Mittelrohrteils 50 (auch koaxial) so zusammen, daß das spiralförmige Schaufelelement 24 in
einer mittigen und ausgewuchteten vertikalen Ausrichtung gehalten
wird.
-
Das
Zusammenfügen
des oberen und des unteren Rotorteils 21 bzw. 22 umfaßt das Ineinandergreifen
einer ringförmigen
Lippe 65 des oberen Rotorteils 21 in den ringförmigen Kanal 66 des
unteren Rotorteils 22. Wenn die Emabond®-Litze 25 verwendet
wird, paßt
diese in die Ringverbindung bzw. die ringförmige Fuge, und der Emabond®-Prozeß wird verwendet,
um dazu beizutragen, die erforderliche flüssigkeitsdichte ringförmige Dichtung
zu bilden. Des weiteren kann eine mechanische Verbindung zwischen
den beiden Rotorteilen durch eine Vierteldrehungs- oder Halbdrehungsbajonettverbindung, durch
eine Gewindeverbindung, durch eine Reibschweißung oder durch eine ähnliche
Technik erreicht werden, die die beiden Rotorteile während ihrer Hochgeschwindigkeitsdrehung
mit einer ausreichenden Dichtung zur Verhinderung von Fluidleckage
sicher zusammengefügt
hält.
-
Die
ganz aus Kunststoff bestehende Ausführung des Zentrifugenrotors 20 kann
als vollständig wegwerfbar
und umweltfreundlich beschrieben werden. Die Entsorgung kann durch
Verbrennung oder durch Recycling des Kunststoffs erfolgen. Ein Schlüsselfaktor
zur Erzielung dieser Verbesserung ist der Verzicht auf Metallteile,
insbesondere der Verzicht auf jegliche Metallbuchsen, die bei Ausführungen
nach dem Stand der Technik in die Rotorteile, wie die Rotorteile 21 und 22,
gepreßt
werden würden. Wenn
Metallbuchsen Teil eines Zentrifugenrotors sind, erleben sie selten
mehr als fünf
Prozent ihrer Nutzlebensdauer. Die Metallkonstruktion ergibt ein Teil,
das ziemlich beständig
ist und eine vergleichsweise lange Nutzlebensdauer aufweist. Am
Rotor sammelt sich jedoch Schlamm an und ab einem gewissen Zeitpunkt
verringert sich die Trennwirksamkeit des Elements so stark, daß der Zentrifugenrotor ausgetauscht
werden muß.
Zu diesem Austauschen des Rotors kommt es lange, bevor etwaige Metallbuchsen
das Ende ihrer Nutzlebensdauer erreicht haben. Das Entsorgen der
Metallbuchsen bei Entsorgung des Zentrifugenrotors wird als Verschwendung im
Hinblick auf Einzelteilkosten und Arbeitsaufwand angesehen. Vor
dem Verbrennen oder Recyceln müssen
die Metallbuchsen aus den Rotorteilen herausgepreßt werden.
-
Bei
als Rotorwellen funktionierenden Paßstücken 28 und 29 werden
die Buchsen in das Zentrifugengehäuse gepreßt, wie die Buchsen 46 und 47, die
in das Gehäuse 45 gepreßt werden
gemäß der Darstellung
in den 20 und 21. Dank
dieser Ausführung
können
diese Buchsen ihre volle Nutzlebensdauer erfüllen. Wie erwähnt, führt dies
zu Kostenvorteilen hinsichtlich der Einsparung von Einzelteilkosten
und Vermeidung von Arbeitskosten für die Montage und Demontage
der Buchsen. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein im
Vergleich zum Stand der Technik insofern verbessertes, wünschenswerteres
Produkt bereit, indem durch Formen bzw. Gießen oder Spritzen des Paßstücks 28 als
Teil des oberen Rotorteils 21 nur ein Teil anstatt zwei
Teile gefertigt wird. Dies spart wieder Arbeitszeit, führt aber
auch zur Verringerung, wenn nicht sogar Beseitigung, jeglicher Vorbehalte
hinsichtlich Unrundheit. Wenn eine Welle getrennt geformt und in
eine Bohrung einer getrennt geformten Komponente, wie den oberen
Rotorteil oder die Grundplatte, eingebaut wird, kann bei der Umfangssymmetrie
und der Auswuchtung zwischen diesen beiden Teilen eine leichte Unrundheitsfehlanpassung
vorliegen. Wenn sich diese beiden Teile mit einer hohen U/min-Rate
bzw. Drehgeschwindigkeit zusammen drehen sollen, wobei sie praktisch
als eine integrale Einheit wirken, kann jegliche Form-Fehlanpassung
hinsichtlich Teilesymmetrie zu einem Unrundheits- oder Auswuchtungsproblem
führen,
das zur Rotorineffizienz beiträgt.
Wenn das Paßstück 28 als
Teil des oberen Rotorteils 21 als eine einstückige Komponente
geformt ist, kann die Einzelteilsymmetrie zu einem höheren Grad
gesteuert werden. Dadurch wird wiederum jegliche Unrundheit verringert
und eine bessere Rotoraus wuchtung sowie eine effizientere Hochgeschwindigkeitsdrehung
werden unterstützt.
Der gleiche Vorbehalt besteht beim Paßstück 29 und der Grundplatte 23 und
wird durch Formen bzw. Gießen oder
Spritzen des Rotorwellenpaßstücks 29 als
Teil der Grundplatte 23 zu einer einstückig geformten bzw. gespritzten
oder gegossenen Kunststoffkomponente auf die gleiche Weise gelöst, wie
dargestellt und beschrieben.
-
Zu
zusätzlichen
Konstruktionsdetails hinsichtlich Einzelteilen des Zentrifugenrotors 20 gehören für den unteren
Rotorteil 22 ein Paar einander gegenüber angeordnete Tangentialströmungsdüsenöffnungen 70 und 71,
die durch eine untere Wand 72 definiert bzw. gebildet werden.
Diese beiden Strömungsdüsenöffnungen 70 und 71 wirken
dahingehend mit dem austretenden Fluid zusammen, um einen selbstangetriebenen
Zentrifugenrotor zu schaffen. Des Weiteren umfaßt der untere Rotorteil 22 Verstärkungsrippen 73,
die um die Innenfläche 74 herum angeordnet
sind.
-
Die
Beschreibung zusätzlicher
Konstruktionsdetails unter Bezugnahme auf die 9–11 fortführend, umfaßt die Grundplatte 23 eine
Reihe von ovalen Strömungslöchern 77,
die durch die gekrümmte
ringförmige
Wand 51 definiert werden. Die Löcher 77 sind gleichmäßig beabstandet
und stellen den Strömungsweg
für das
bestehende Fluid vor dem Erreichen der beiden Strömungsdüsen 70 und 71 bereit.
Des Weiteren umfaßt
die Grundplatte 23 eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten
Verstärkungsrippen 78 an
der Innenseite der Wand 51 und eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten
Verstärkungsrippen 79,
die zwischen der Wand 53 und der Ablage 52 angeordnet
sind. Die einstückig
ausgebildete, geformte bzw. gespritzte oder gegossene Kunststoffkonstruktion
der Grundplatte 23 gestattet das Formen bzw. Spritzen oder
Gießen
der Rippen 78 und 79 ohne irgendwelche zusätzlichen
Kosten, außer
erhöhten
Materialkosten. Die Verwendung von Kunststoff mit der Möglichkeit
dünnerer
Profile ist zwar hinsichtlich Gewicht und Kosten wünschenswert,
könnte
jedoch eine Verstärkung
und zusätzliche Versteifung
erfordern, und die Rippen 78 und 79 helfen dabei,
diese Erfordernisse zu erfüllen.
-
Nunmehr
auf die 13–16 und
die erste alternative Ausführungsform
Bezug nehmend, sind das obere und das untere Rotorwellenpaßstück 30, 31 getrennte
Einzelteile des Zentrifugenrotors 84 und werden in ihre
entsprechenden Rotorteile 32 bzw. 33 eingesetzt.
Wenn die beiden Paßstücke 30 und 31 nicht
als einstückige
Teile des oberen Rotorteils 32 (Paßstück 30) und der Grundplatte 85 (Paßstück 31) ausgeführt und
angeordnet sind, sind diese anderen Komponenten neu kon struiert.
Demgemäß sind die oberen
Rotorteile 21 und 32 hinsichtlich des Bereichs zur
Anordnung des Paßstücks 28 anders
konfiguriert, wie ein Vergleich zwischen den 7 und 15 zeigt.
Statt der einstückig
ausgebildeten Ausführung für den oberen
Rotorteil 21 mit dem Paßstück 28 definiert bzw.
bildet der obere Rotorteil 32 eine zylindrische Paßstückbohrung 86,
die zur Aufnahme des Paßstücks 30 mit
einem Gleitsitz ausgeführt
und angeordnet ist. Dieses sichere und leckdichte Einfügen des
Paßstücks 30 in
die Bohrung 86 des oberen Rotorteils 32 kann mittels
einer Reibschweißung,
Ultraschallschweißung,
Preßpassung
oder unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffes, um nur ein paar
der Möglichkeiten
zu nennen, erreicht werden. Das Paßstück 30 bewahrt die
Schmierbohrung 87 zur Einleitung von Öl in das Innere der Buchse 46 (oder der
Buchse 47) zwecks Schmierung der Laufflächen. Außer den erwähnten Unterschieden, wobei
insbesondere die einstückige
Ausführung
durch die Bohrung 86 ersetzt wird, ist der Rest des oberen
Rotorteils 32 mit dem oberen Rotorteil 21 identisch.
-
Hinsichtlich
der Verwendung des Paßstücks 31 und
der Modifikation der Grundplatte infolge dieser Designänderung
wird auf die Unterschiede zwischen der Grundplatte 23 nach
der Darstellung in 11 und der Grundplatte 85 nach
der Darstellung in 14 Bezug genommen. Wie dargestellt,
endet das Mittelrohr 88 an einer Stelle unter dem Kanal 55 und über der
Ablage 52. Da der einzige Designunterschied der Grundplatte 23 aufgrund
des Weglassens des Paßstücks 29 den
Mittelrohrteil 50 betrifft, sind für die Grundplatte 85 mit
Ausnahme der Bezeichnung des Mittelrohrs 88 gemeinsame
bzw. gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Bei dieser neuen Konfiguration
für die
Grundplatte 85 und die Bereitstellung des Paßstücks 31 als
eine getrennte Komponente wird das Paßstück 31 mit einem Gleitsitz
in die Öffnung 56 eingesetzt.
Das obere Ende 89 des Paßstücks 31 stößt gegen
das untere Ende 90 des Mittelrohrs 88. Dieses
sichere und leckdichte Einfügen
des Paßstücks 31 in
die Öffnung 56 des
unteren Rotorteils 33 kann mittels einer Reibschweißung, einer
Ultraschallschweißung,
einer Preßpassung
oder durch die Verwendung eines geeigneten Klebstoffs, um nur einige
der Möglichkeiten
zu nennen, erreicht werden. Der untere Rotorteil 33 ist
so ausgeführt
und angeordnet, daß er
mit dem unteren Rotorteil 22 identisch ist. Da sich die Öffnung 56 nicht ändert, ist
sie zur Aufnahme des Paßstücks 29 oder
als Alternative dazu zur Aufnahme des Paßstücks 31 ausgeführt und
angeordnet.
-
Auf 16 Bezug
nehmend, wird das mit dem Paßstück 31 identische
Paßstück 30 dargestellt. Die
Bohrung 87 wird im Paßstück 30 zur
Zuführung von
Schmier fluid verwendet, und im Paßstück 31 wird diese Bohrung
zur Zuführung
von Fluid in das spiralförmige
Schaufelelement 24 verwendet. Das Paßstück 30 enthält einen
zylindrischen Hauptkörper 93,
eine koaxiale Rotorwelle 94 und eine Stoßlippe 95.
Die Stoßlippe 95 des
Paßstücks 30 stößt gegen den
oberen Rotorteil 32, während
die Lippe 95 des Paßstücks 31 gegen
den unteren Rotorteil 33 stößt. Der sich über die
Außenfläche des
entsprechenden Rotorteils hinaus erstreckende Teil jedes Paßstücks 30 und 31 bildet
die Lagerfläche
zur Aufnahme durch die Buchsen, die in das Zentrifugengehäuse montiert werden.
-
Nunmehr
auf die 17–19 und
die zweite alternative Ausführungsform
Bezug nehmend, sind das obere und das untere Paßstück 36 und 37 miteinander
identisch und werden in den oberen Rotorteil 39 bzw. in
den unteren Rotorteil 40 eingesetzt. Die Montage der Paßstücke 36 und 37 in
die entsprechenden Rotorteile 39 und 40 erfolgt
durch einen Gleitsitz. Es ergibt sich ein sicheres und leckfreies
Einfügen
der Paßstücke in die
Rotorteile, das durch eine Reibschweißung, Ultraschallschweißung, Preßpassung
oder durch die Verwendung eines geeigneten Klebstoffs, um nur einige
der Möglichkeiten zu
nennen, erfolgen kann. Der Hauptunterschied zwischen der ersten
Ausführungsform
nach den 13–16 und
der zweiten Ausführungsform nach
den 17–9 besteht
darin, daß die
Paßstücke 30 und 31 von
außerhalb
der Rotorteile eingesetzt werden, während die Paßstücke 36 und 37 von innerhalb
der Rotorteile eingesetzt werden. Ansonsten ist die Ausführung des
Zentrifugenrotors 97 praktisch identisch mit der Ausführung des
Zentrifugenrotors 84.
-
Die
Paßstücke 36 und 37 umfassen
einen Körper 98,
eine Rotorwelle 99 und eine Stoßlippe 100. Beim Einsetzen
eines Rotorwellenpaßstücks von
außerhalb
eines Rotorteils wird die Stoßlippe
wie in 16 gezeigt am Paßstück angeordnet.
Beim Einsetzen eines Rotorwellenpaßstücks von innerhalb eines Rotorteils
wird die Stoßlippe
wie in 19 gezeigt am Paßstück angeordnet.
Diese geänderte Stoßlippenanordnung
für die
Paßstücke 36 und 37 führt auch
zu einer geringfügigen
Designänderung für die Grundplatte 101 hinsichtlich
der Mittelrohrkonfiguration. Die Ausführung des unteren Rotorteils 40 ist
gegenüber
der für
den unteren Rotorteil 33 dargestellten nicht verändert. Der
sich über
die Außenfläche des
entsprechenden Rotorteils erstreckende Teil jedes Paßstücks 36 und 37 bildet
die Lagerfläche
zur Aufnahme durch die Buchsen, die in das Zentrifugengehäuse montiert
werden.
-
Die
beiden in den 13–16 und
in den 17–19 offenbarten
alternativen Ausführungsformen
stellen alle der für
den Zentrifugenrotor 20 beschriebenen Entsorgungseigenschaften
und -merkmale bereit, einschließlich
des Weglassens jeglicher Metallbuchsen oder anderer Metallteile.
Dadurch entsteht die gleiche umweltfreundliche Ausführung für die Zentrifugenrotoren 84 und 97 wie
für den Zentrifugenrotor 20 beschrieben.
-
Obgleich
die Erfindung in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung
ausführlich dargestellt
und beschrieben worden ist, soll dies jedoch nur als veranschaulichend
und nicht als dem Wesen nach einschränkend betrachtet werden, wobei
natürlich
nur die bevorzugte Ausführungsform
gezeigt und beschrieben worden ist und alle Änderungen und Modifikationen,
die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, geschützt werden
sollen.