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Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zur automatischen Beladung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In automatisierten Systemen werden Zentrifugen mit selbsttätig arbeitenden Öffnungsvorrichtungen eingesetzt. Dadurch wird ein automatisiertes Be- und Entladen durch Roboter ermöglicht. Insbesondere bei Anwendungen, bei welchen Mikroplatten als Träger eingesetzt werden, ist eine horizontale bzw. seitliche Zuführung gängig, da sogenannte Scara Roboter, die nur in horizontaler Richtung arbeiten.
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So ist eine entsprechende Zentrifuge in der
WO 2013 003692 A1 beschrieben. Diese offenbart ein Gehäuse für eine automatische Zentrifuge, wobei dieses ein die Zentrifugiereinheit umgreifendes inneres Gehäuse aufweist. Das innere Gehäuse hat eine im Wesentlichen zylindrische Grundform und dient der Absicherung der Zentrifuge. Das innere Gehäuse ist dabei so auszulegen, dass in einem Crash-Fall, wenn der Rotor bei maximaler Drehzahl bricht, keine Teile aus dem Gehäuse austreten und damit Schaden verursachen können.
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Um dennoch eine seitliche Zuführung zu ermöglichen, ist eine Öffnung in das innere und äußere Gehäuse eingebracht.
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Diese Durchbrechung hat den Nachteil, dass durch das Einbringen der Öffnung in das innere Gehäuse die Schutzwirkung geschwächt ist, was durch eine entsprechende Dimensionierung des Verschlusses kompensiert werden muss.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine automatisch beladbare Zentrifuge anzugeben, welche ein verbesserte Schutzfunktion und verbesserte aerodynamische Eigenschaften bereitstellen kann.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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In bekannter Weise umfasst eine Zentrifuge zur automatischen Beladung eine Zentrifugiereinheit, die eine Zentrifugenachse, einem Rotorarm und wenigstens einem Gehänge umfasst. Um die Zentrifugiereinheit ist ein inneres Gehäuse angeordnet und um das innere Gehäuse ist ein äußeres Gehäuse angeordnet. Das äußere Gehäuse weist eine wenigstens seitlich gerichtete Öffnung auf, um Proben durch das äußere Gehäuse vorzugsweise automatisch zur Zentrifugiereinheit zu verbringen.
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Erfindungsgemäß steht das innere Gehäuse mit einem Verstellmechanismus in Wirkverbindung, durch welchen das innere Gehäuse so bewegbar ist, dass der Weg zwischen der Öffnung und der Zentrifugiereinheit freigebbar ist.
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Indem das innere Gehäuse durch den Verstellmechanismus den Zuführweg freigeben kann, kann auf eine Unterbrechung oder Ausnehmung des inneren Gehäuses verzichtet werden. Das innere Gehäuse kann dann vollständig einstückig belassen werden, wodurch die Schutzfunktion bei geringeren Fertigungskosten erhöht ist. Da das innere Gehäuse in der Regel durch ein Blechteil gebildet wird, wird die mechanische Stabilität durch die ausnehmungsfreie Ausbildung erheblich erhöht.
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Durch die Einstückigkeit des Gehäuses ergibt sich ein verbessertes Strömungsverhalten, was eine geringere Geräuschentwicklung während der Zentrifugation zur Folge hat, da sich keine Luftabrisskanten ergeben.
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Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass für die Schutzfunktion gerade der Schutz in radialer Richtung zur Zentrifugenachse von Bedeutung ist. Auf einen Deckel oder Boden kann so ohne Einbußen bezüglich der Sicherheit im inneren Gehäuse verzichtet werden. Dadurch wird eine Verfahrbarkeit zur Freigabe der Zentrifugiereinheit ohne Unterbrechung der umlaufenden, insbesondere zylinderförmigen Wandung ermöglicht.
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In einer ersten Ausführungsform ist der Verstellmechanismus so ausgestaltet, dass das innere Gehäuse schwenkbar gegenüber der Rotorachse geführt werden kann. Der Schwenkbereich ist so ausgelegt, dass eine Zuführung von Proben durch die Öffnung im äußeren Gehäuse zur Zentrifugiereinheit ermöglicht wird. Im Ausgangszustand verschließt das innere Gehäuse die Öffnung und verhindert ein Austreten von Teilen aus der Zentrifuge.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind das innere Gehäuse und der Verstellmechanismus derart ausgebildet, dass eine axiale Verschiebbarkeit des inneren Gehäuses gegeben ist. Das innere Gehäuse ist dazu insbesondere in der Form eines Kessels ausgebildet, der entlang der Rotorachse so weit nach unten verfahrbar ist, dass der Weg zwischen der seitlichen Ausnehmung und der Zentrifugiereinheit, insbesondere dem Gehänge der Zentrifugiereinheit frei gegeben wird, um Proben zuzuführen.
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Eine axial verschiebliche Lagerung hat den Vorteil, dass Öffnungen zur Zuführung von Proben in mehreren Richtungen liegen können. Diese können durch eine Bewegung des inneren Gehäuses gleichzeitig freigegeben und geschlossen werden. Dies erhöht die Flexibilität im Einsatz der Zentrifuge und erlaubt zudem auch simultanes Beladen der Gehänge.
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Das innere Gehäuse kann damit vorzugsweise aus einem tiefgezogenen Blechteil hergestellt sein, welches die kinetische Energie weggeschleuderter Teile in Verformungsenergie wandelt.
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Ein besonders hoher Automatisierungsgrad kann erreicht werden, indem der Verstellmechanismus einen Motor zur automatischen Verfahrbarkeit des inneren Gehäuses umfasst. Diese kann eine Schnittstelle zur Ansteuerung durch eine übergeordnete Steuereinheit aufweisen, um beispielsweise eine Integration in ein automatisches Probenbehandlungssystem zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Umsetzung ist das innere Gehäuse drehbar um die Motorachse gelagert. Dadurch ergibt sich ein effizienter Abbau der kinetischen Energie im Crashfall, da weniger Impulskräfte auf die innere Gehäusewand wirken, da Energie über die Drehbewegung des inneren Gehäuses abgebaut werden kann. Dies hat eine verringerte Deformation des inneren Gehäuses zur Folge.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugzeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäße Zentrifuge mit einem schwenkbaren inneren Gehäuse im geschlossenen Zustand;
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2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäße Zentrifuge mit einem schwenkbaren inneren Gehäuse im geöffneten Zustand;
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3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäße Zentrifuge mit einem axial verfahrbaren inneren Gehäuse im geschlossenen Zustand und
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4 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäße Zentrifuge mit einem axial verfahrbaren inneren Gehäuse im offenen Zustand.
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1 zeigt eine Zentrifuge 10 im geschlossenen Zustand. Die Zentrifugiereinheit 20 umfasst einen Motor 22, eine Zentrifugenachse 24 einen daran befestigten Rotor 26, sowie am Rotor 26 angebrachte Gehänge 28, die mit einer Mikroplatte 27 beladen sind. Die Zentrifuge 10 umfasst neben der Zentrifugiereinheit 20 ein äußeres Gehäuse 12 und ein inneres Gehäuse 14, wobei in das äußere Gehäuse 12 eine Ausnehmung 16 eingebracht ist um Proben automatisch zuzuführen. Das innere Gehäuse 14 weist an seiner der Zentrifugiereinheit 20 zugewandten Seite eine zylindrische Grundform auf, die sich vollständig umlaufend einstückig über den ganzen Umfang erstreckt.
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Wie hier im geschlossenen Zustand dargestellt, schließt das innere Gehäuse 14 die Zentrifugiereinheit 20 von der Öffnung 16 im äußeren Gehäuse 12 ab. Somit ist ein umfassender Schutz bei einer Fehlfunktion beispielsweise bei Brechen des Rotors 26 während des Betriebs gewährleistet. Der geschlossene Zustand entspricht entsprechend dem Betriebszustand.
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2 zeigt den Beladezustand oder auch geöffneten Zustand der Zentrifuge 10, in welchem das innere Gehäuse 14, welches im Wesentlichen als zylinderförmiger Ring ausgebildet ist, über ein Scharnier, welches Teil des Verstellmechanismuses 30 ist, so verschwenkt, dass der Zugang zum Gehänge 28 der Zentrifugiereinheit 20 durch die Öffnung 16 freigegeben wird. Auf diese Weise kann das Gehänge 28 problemlos automatisch beladen werden. Nach Abschluss des Ladevorgangs wird dann über den Verstellmechanismus 30 das innere Gehäuse wieder in seine Ausgangslage zurückgeschwenkt, wodurch die Schutzfunktion wieder vollständig hergestellt ist.
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3 zeigt eine weitere Variante im geschlossenen Zustand, bei welcher das innere Gehäuse 14 kesselförmig ausgebildet ist und über einen Verstellmechanismus 30 entlang des Motors 22 axial verschieblich gelagert ist. Durch die Verschiebung des inneren Gehäuses 14 wird das Gehänge 28 über die Öffnung 16 im äußeren Gehäuse 12 von außen zugänglich.
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Diese Ausführungsform hat zudem den Vorteil, wie in 4 gezeigt, dass durch die axiale Verschiebung des inneren Gehäuses 14 die Zentrifugiereinheit 20 über den gesamten Umfangsbereich zugänglich wird.
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Entsprechend können in vorteilhafter Weise umlaufend mehrere Öffnungen 16 in das äußere Gehäuse 12 eingebracht werden, was eine verbesserte Einstellbarkeit auf äußere Prozessbedingungen, sowie eine simultane Beladung ermöglicht.
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Das innere Gehäuse 14 weist in dieser Ausführungsform zusätzlich zum zylindrischen Wandbereich einen vergrößerten Bodenbereich auf.
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In dem erfindungsgemäß das innere Gehäuse 14 vollständig aus dem Zuführweg von Zuführöffnung zur Zentrifugiereinheit 20 entfernt wird, kann das innere Gehäuse 14 in seinem Umfangsbereich vollständig einstückig belassen werden, wodurch seine Schutzfunktion bei einfacher Herstellung erhöht ist und das innere Gehäuse 14 verbesserte aerodynamische Eigenschaften aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zentrifuge
- 12
- äußere Gehäuse
- 14
- innere Gehäuse
- 16
- Ausnehmung/Öffnung
- 20
- Zentrifugiereinheit
- 22
- Motor
- 24
- Zentrifugenachse
- 26
- Rotor
- 27
- Mikroplatte
- 28
- Gehänge
- 30
- Verstellmechanismus
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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