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Die Erfindung betrifft Zentrifugen, die Probenbehältnisse aufnehmen und dazu verwendet werden, Bestandteile der darin enthaltenen Proben bei hoher Drehgeschwindigkeit eines Zentrifugenrotors voneinander zu trennen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Antriebskopf zur lösbaren Verbindung eines Antriebes mit einem Rotor einer Zentrifuge, der einen Grundkörper und mindestens zwei Kupplungselemente, welche an dem Grundkörper zwischen einer Freigabeposition und einer Verriegelungsposition schwenkbar befestigt sind. Die Kupplungselemente stehen in der Verriegelungsposition weiter über den Außenumfang des Grundkörpers vor als in der Freigabeposition, kommen an dem Rotor in Anlage und verriegeln den Rotor dadurch so am Antriebskopf, dass er nicht mehr von diesem abgenommen werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Set für eine Zentrifuge mit einem Antriebskopf und mindestens einer Nabe für einen Rotor. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf eine Zentrifuge, welche den Antriebskopf oder das Set umfasst.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits mehrere Lösungen bekannt, mittels denen ein Rotor einer Zentrifuge fest auf einer Antriebswelle befestigt werden kann. Es ist beispielsweise bekannt, den Rotor mit einem Gewinde auf einen konischen Sitz einer Antriebswelle zu pressen.
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Beispielsweise aus der
EP 0 911 080 A1 sind auch selbstarretierende Befestigungen bekannt. Das beschriebene System eignet sich jedoch nur für spezielle Rotorarten, welche keine Kräfte (zum Beispiel Auftriebskräfte) entgegen der Kupplungsrichtung erzeugen.
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Die
DE 10 2008 045 556 A1 entwickelt das Prinzip der
EP 0 911 080 A1 weiter und verwendet zum Verriegeln schwenkbare Kupplungselemente, die aufgrund von geneigten Reibungsflächen bereits bei stehendem Rotor zu einer Selbsthemmung führen und ein unbeabsichtigtes axiales Entriegeln verhindern. Bei sehr hohen Drehzahlen kann es aber aufgrund der hohen Zentrifugalkräfte zu einem Verklemmen des Rotors kommen, und die Kupplung lässt sich nicht immer problemlos lösen. Weitere Systeme mit schwenkbaren Kupplungselementen zur Verriegelung eines Rotors an einem Antriebskopf einer Zentrifuge sind in der
WO 2011/001 729 A1 ,
DE 27 22 322 A1 und
DE 20 2010 014 803 U1 beschrieben.
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In der
DE 10 2012 011 531 A1 ist ein sehr vielseitig einsetzbares System beschrieben, das sich zur selbstarretierenden Befestigung unterschiedlichster Rotoren an einem Antriebskopf eignet. Der Antriebskopf weist verschiedenartige Kupplungselemente auf, die in Abhängigkeit von dem jeweils zu befestigenden Rotor entweder einzeln oder in Kombination miteinander in zugehörige Ausnehmungen im Rotor einschwenken. Die Selbstarretierung wird durch gezielte Ausbildung von geneigten Rampenflächen an der Kupplungselementen und dem Rotor erreicht. Fertigungstechnisch ist dies vergleichsweise aufwendig.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben angesprochenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Antriebskopf mit einer selbstarretierenden und schnell lösbaren Kupplung sowie ein Set für eine Zentrifuge und eine Zentrifuge, die diesen Antriebskopf aufweisen, bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar sind, ohne dabei an Zuverlässigkeit und Bedienungsfreundlichkeit einzubüßen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 8 und 11. Abhängige Patentansprüche sind auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf einen Antriebskopf zur lösbaren Verbindung eines Antriebes mit einem Rotor einer Zentrifuge, der einen um eine Rotationsachse rotierbaren Grundkörper und mindestens zwei Kupplungselement aufweist, welche an dem Grundkörper nach außen ausschwenkbar befestigt sind. Die Kupplungselemente können so zwischen einer Freigabeposition und einer Verriegelungsposition bewegt werden und stehen in der Verriegelungsposition weiter über den Außenumfang des Grundkörpers vor als in der Freigabeposition. Die Verriegelung erfolgt grundsätzlich wie bei der
DE 10 2012 011 531 A1 oder
DE 10 2008 045 556 A1 dadurch, dass die in ihrer Verriegelungsposition über den Außenumfang des Grundkörpers vorstehenden Kupplungselemente an dem Rotor angreifen und durch diesen Eingriff den Rotor am Antriebskopf befestigen.
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Im Unterschied zu den vorstehend genannten Veröffentlichungen sind die Kupplungselemente der vorliegenden Erfindung jedoch anders orientiert. Konkret sind ihre Schwenkachsen gegenüber der üblicherweise senkrecht ausgerichteten Rotationsachse, um welche der Antriebskopf rotiert, gekippt. Entsprechend erfolgt die Ausschwenkbewegung der Kupplungselemente nicht in der Waagerechten, sondern in einer gegenüber der Waagerechten geneigten Ebene. Die Auflagefläche, die sich an dem ausschwenkenden Ende der Kupplungselemente befindet und mit der das jeweilige Kupplungselement mit der Nabe des Rotors in Kontakt kommt und diesen verriegelt, ist dagegen so ausgebildet, dass sie in einer waagerechten Ebene, senkrecht zur Rotationsachse, liegt. Damit kann auch die Verriegelungsfläche der Rotornabe als waagerechte Fläche ausgebildet werden, was ihre Herstellung erheblich vereinfacht und verbilligt.
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Die Ebene, in der ein Kupplungselement in Richtung auf den Rotor ausschwenkt, um diesen mit dem Antriebskopf zu verriegeln, verläuft bevorzugt von der Aufschubseite des Rotors her gesehen schräg nach unten. Entsprechend ist dann die Schwenkachse, um die das Kupplungselement schwenkt, bezüglich der Rotationsachse zur Aufschubseite des Rotors hin nach außen verkippt. Das ausschwenkende Ende des Kupplungselements neigt sich demnach, wenn es in die Verriegelungsposition ausgeschwenkt ist, schräg von der Rotoraufschubseite weg. Die Auflagefläche, mit der das Kupplungselement mit der Rotornabe in Kontakt tritt, befindet sich zweckmäßig auf der von der Aufschubseite abgelegenen Seite des Kupplungselements.
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Der Neigungswinkel zwischen der Schwenkachse eines jeweiligen Kupplungselementes und der Rotationsachse wird zweckmäßig in Abhängigkeit von den Materialien der Kupplungselemente und der Rotornabe gewählt. Dies geschieht unter Berücksichtigung der Reibwerte der Auflagefläche des Kupplungselementes einerseits und der zugehörigen Verriegelungsfläche der Rotornabe andererseits, auf der die Auflagefläche des Kupplungselementes zu liegen kommt. Wie stark die Selbstverriegelung ist, die sich beim Kontaktieren der Auflagefläche eines Kupplungselements mit der zugehörigen Verriegelungsfläche der Rotornabe ergibt, hängt einerseits von der gewählten Materialpaarung ab und andererseits von dem Winkel, in welchem die beiden Kontaktflächen gegeneinander gepresst werden. Wie in der
DE 10 2008 045 556 A1 in Zusammenhang mit
3 und
4 beschrieben, tritt eine Selbsthemmung ein, wenn der Winkel α, der die Neigung der Kontaktfläche beschreibt, kleiner ist als arc tan µ
0, wobei µ
0 der Reibwert der verwendeten Materialpaarung ist. In der Regel wird sowohl für die Kupplungselemente als auch für den Rotor und dessen Nabe Stahl eingesetzt. Der Reibwert µ
0 für eine Stahl-Stahl-Paarung liegt bei 0,3 für trockene Oberflächen. Hieraus ergibt sich für die vorliegende Erfindung ein besonders bevorzugter Neigungswinkel α der Schwenkachse bezüglich der Rotationsachse von höchstens 17 °, insbesondere ein Bereich von 13 bis 17 °. Für andere Materialpaarungen können jedoch auch andere Neigungswinkel α gewählt werden. Insgesamt liegen bevorzugte Neigungswinkel für die Erfindung im Bereich von 5 bis 30 ° und noch bevorzugter von 10 bis 20 °. Wegen des insgesamt steileren Aufsetzens des Kupplungselements auf der Verriegelungsfläche des Rotors - mehr von oben als im Falle des Verschwenkens in der Waagerechten wie im Stand der Technik - kann eine noch bessere Selbsthemmung erreicht werden, und die Gefahr des Verklemmens der Kontaktflächen verringert sich. Dies erlaubt die Wahl etwas größerer Neigungswinkel als bislang, ohne dass die Gefahr der Selbstentriegelung bestünde.
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Das schräge Anordnen der Kupplungselemente erlaubt es, die Auflagefläche, mit welcher das Kupplungselement an dem Rotor anliegt, waagerecht auszubilden. Entsprechend kann auch die wenigstens eine Verriegelungsfläche am Rotor, auf welcher die Auflageflächen der Kupplungselemente zu liegen kommen, waagerecht ausgebildet sein. Dies erleichtert die Herstellung des Rotors und den Aufwand dabei erheblich. Beispielsweise kann die Verriegelungsfläche im Rotor dadurch erzeugt werden, dass in die Mantelfläche der Rotornabe, welche die mittige Öffnung im Rotor zur Aufnahme des Antriebskopfes umgibt, eine ringförmige Nut mit in Radialrichtung rechteckigem Querschnitt eingefräst oder in sonstiger Weise eingebracht wird. Alternativ können die Auflageflächen der Kupplungselemente auch einfach auf einem oberen Rand der Nabe des Rotors zu liegen kommen und auf diese Weise den Rotor an dem Antriebskopf verriegeln. In jedem Fall ist die Erzeugung der waagerechten Verriegelungsflächen erheblich einfacher als die Erzeugung derselben mit einer bestimmten Neigung, wie dies im Stand der Technik notwendig war.
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Abgesehen von der geneigten Anordnung mit verkippten Schwenkachsen können die Kupplungselemente ansonsten denen entsprechen, die bereits in der
DE 10 2008 045 556 A1 und
DE 10 2012 011 531 A1 beschrieben sind. Beispielsweise können die Kupplungselemente sich in Richtung auf das ausschwenkbare Ende hin verjüngen, wobei sie insbesondere eine in Richtung auf die Aufschubseite des Rotors hin weisende obere Deckfläche aufweisen, die in Richtung auf das ausschwenkbare Ende hin schräg abfallend ausgebildet ist. Damit ergibt sich eine in etwa keilförmige Gesamtform.
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Die mindestens zwei Kupplungselemente des Antriebskopfes können gleich oder voneinander verschieden sein. In einer Variante der Erfindung sind zwei oder drei gleiche Kupplungselemente gleichmäßig in Umfangsrichtung und besonders bevorzugt auf gleicher Höhe des Antriebskopfes um dessen Außenumfang verteilt angeordnet, um eine gleichmäßige und verkippungsfreie Arretierung des Rotors zu gewährleisten. Es können jedoch auch verschiedene Kupplungselemente eingesetzt werden, wie dies in der
DE 10 2012 011 531 A1 beschrieben ist. Letzteres ist besonders bei mehr als zwei und insbesondere mehr als drei Kupplungselementen bevorzugt, von denen sich dann zweckmäßig zumindest eines auf einer anderen Höhe des Antriebskopfes befindet als die übrigen. Sind wenigstens zwei Kupplungselemente unterschiedlich, unterscheiden sie sich bevorzugt in wenigstens einer der folgenden Eigenschaften voneinander: ihrer äußeren Form, ihrer Masse, ihrem Material oder ihrer Anbringungshöhe am Grundkörper bezüglich der Rotationsachse. Besonders bevorzugt ist eines der Kupplungselemente größer und/oder schwerer als das andere.
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Wie schon aus dem Stand der Technik bekannt, sind die Kupplungselemente zweckmäßig jeweils in einer passenden Aussparung im Grundkörper derart angeordnet, dass sie in der Freigabeposition vollständig in der Aussparung aufgenommen sind und möglichst bündig mit der Außenkontur des sie aufnehmenden Grundkörpers abschließen. Zweckmäßig sind die Kupplungselemente mit einem elastischen Element wie einer Feder versehen, das sie in die Verriegelungsposition vorschiebt. Auf diese Weise ist ein selbsttätiges Verriegeln möglich, wenn der Rotor sich in der Verriegelungsposition auf dem Antriebskopf befindet. Ein Lösen des Rotors vom Antriebskopf erfordert ein Zurückschieben der Kupplungselemente entgegen der Federkraft von der Verriegelungsposition in die Freigabeposition. Hierfür kann eine Entriegelungsvorrichtung verwendet werden, mit welcher die Kupplungselemente aus der Verriegelungsposition entgegen der Federkraft in die Freigabeposition zurückgeschoben werden. Die Entriegelungsvorrichtung kann beispielsweise aus geeigneten Stellelementen, zum Beispiel Schiebern, gebildet sein, wie dies grundsätzlich bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Auch der Antriebskopf selbst kann in seiner Grundform der Form der Antriebsköpfe des Standes der Technik entsprechen. Bevorzugt besitzt er einen in Aufschubrichtung des Rotors oberen Bereich, der eine im Wesentlichen zylindrische Außenkontur besitzt, und einen sich an den oberen Bereich anschließenden Bereich in Form eines Kegelstumpfes. Die Kombination von zylindrischem Bereich und Kegelstumpf-Bereich ermöglicht ein einfaches Zentrieren des Rotors auf dem Antriebskopf. Ein besonders sicherer Halt wird erreicht, wenn sich an den kegelstumpfförmigen Bereich ein weiterer zylindrischer Bereich anschließt.
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Neben dem Antriebskopf betrifft die Erfindung außerdem ein Set für eine Zentrifuge, das den Antriebskopf und eine Nabe für einen Rotor umfasst. Die Nabe für den Rotor kann entweder mit dem Rotor selbst integral und einstückig ausgebildet sein, oder es kann sich um ein separates Teil handeln, welches in eine Innenöffnung des Rotors eingesetzt wird. In letzterem Fall ist die Nabe üblicherweise hülsenförmig ausgebildet. Die Nabe weist wenigstens eine Verriegelungsfläche auf, die senkrecht zur Rotationsachse des Antriebskopfes verläuft und zur Aufnahme der Auflagefläche eines Kupplungselementes dient. Ist die Nabe also auf den Antriebskopf aufgesetzt und befinden sich somit die Kupplungselemente in ihrer Verriegelungsposition, kommen die Auflageflächen auf der wenigstens einen Verriegelungsfläche zu liegen und arretieren so den mit der Nabe verbundenen Rotor auf dem Antriebskopf. In einer Möglichkeit ist pro Auflagefläche eines Kupplungselementes eine gesonderte Verriegelungsfläche vorhanden. Aus Gründen der einfacheren Herstellung ist es allerdings bevorzugt, für mehrere oder alle Auflageflächen lediglich eine gemeinsame Verriegelungsfläche vorzusehen. Diese kann insbesondere derart ringförmig ausgebildet sein, dass sie sich mit den Auflageflächen der wenigstens zwei in Verriegelungsposition befindlichen Kupplungselemente des Antriebskopfes in Kontakt befindet, wenn die Nabe auf den Antriebskopf aufgesetzt ist. In der Nabe bzw. im Rotor muss damit lediglich eine einzige Verriegelungsfläche geschaffen werden, deren Auflagefläche zudem waagerecht verlaufen kann, was die Herstellung der Nabe bzw. des Rotors gegenüber dem Stand der Technik erheblich erleichtert. Besonders einfach ist die Herstellung, wenn in der Nabe eine Ausnehmung, deren eine Wandfläche die Verriegelungsfläche bildet, erzeugt wird, die in Radialrichtung einen rechteckigen Querschnitt besitzt.
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Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch eine Zentrifuge, welche entweder den beschriebenen Antriebskopf oder das erfindungsgemäße Set umfasst.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen sind rein schematisch und dienen lediglich der Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebskopfes;
- 2 den Antriebskopfes der 1 in Teilansicht entlang der Linie B-B geschnitten;
- 3 der Antriebskopf der 2 mit aufgesetzter Nabe eines Rotors;
- 4 ein alternativer Antriebskopf mit aufgesetzter Nabe in geschnittener Teilansicht und
- 5 eine erfindungsgemäße Zentrifuge in einer Querschnittsdarstellung.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Antriebskopf 1. Dieser Antriebskopf wird auf einer hier nicht dargestellten Antriebswelle eines Motors einer Zentrifuge befestigt und dient zum Antreiben eines Zentrifugenrotors. Der Antriebskopf 1 umfasst einen Grundkörper 2 mit einem im Wesentlichen zylindrischen oberen Teil 20 und einem sich daran anschließenden kegelstumpfförmigen Teil 21, an den sich wiederum ein unterer zylindrischer Teil 22 anschließt. Im oberen zylindrischen Bereich 20 sind in den Außenumfang des Grundkörpers 2 zwei entlang des Umfangs verlaufende langgestreckte Öffnungen zur Aufnahme von je einem Kupplungselement vorhanden, von denen hier nur das vorderseitige Kupplungselement 3 mit der zugehörigen Aufnahmeöffnung 23 zu erkennen ist. Die nicht erkennbare Öffnung zur Aufnahme des Kupplungselements 4 (vgl. 2) ist jedoch in analoger Weise auf der rückwärtigen Seite des Grundkörpers 2 vorhanden. Die Kupplungselemente 3 und 4 sind in den Öffnungen 23, 24 schwenkbar gelagert und werden mittels eines jeweiligen Federelements 35 so unter Vorspannung gesetzt, dass sie aus der Aufnahmeöffnung heraus in ihre Verriegelungsposition gedrückt werden. In 1 und 2 befinden sich die beiden Kupplungselemente 3 und 4 in ihrer Verriegelungsposition, in der sie mit ihren äußeren Enden 31, 41 über den Außenumfang des zylindrischen Bereiches 20 des Grundkörpers 2 nach außen vorstehen, so dass ihre Auflageflächen 32, 42 über den Grundkörper 2 herausstehen.
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Beim Aufsetzen eines Rotors von der Aufschubrichtung A her auf den Antriebskopf 1 oder beim Entriegeln werden die Kupplungselemente 3 und 4 in den Grundkörper 2 soweit zurückgeschoben, dass die Enden 31, 41 der Kupplungselemente 3 und 4 nicht mehr oder nur noch so weit über den Außenumfang des Grundkörpers 2 vorstehen, dass der Rotor vom Antriebskopf 1 abgenommen werden kann. Die Außenkontur des Kupplungselements 3 ist dabei gekrümmt ausgebildet und folgt dem Verlauf der Außenkontur des zylindrischen Teils 20 des Grundkörpers 2. In der Freigabeposition, in welcher der Rotor vom Antriebskopf abgenommen werden kann, verschwindet das Kupplungselement 3 somit vollständig in der Öffnung 23 im Grundkörper 2, und beide Oberflächen verlaufen bündig zueinander. Gleiches gilt für das hier nicht dargestellte Kupplungselement 4. Die stiftförmigen Vorsprünge 25 dienen dem Ausrichten und Halten des Rotors, der zugehörige Aufnahmevertiefungen für die Vorsprünge 25 aufweist, auf dem Antriebskopf 1. Eine zentrale Öffnung 10 im oberen Bereich des Antriebskopfes 1 ermöglicht den Zugang zum inneren Bereich des Antriebskopfes und vereinfacht so die Montage und Wartung der Kupplungselemente 3 und 4 im Antriebskopf 1.
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2 zeigt eine Schnittansicht des Antriebskopfes 1 der 1 entlang der Linie B-B in einem oberen Bereich des Antriebskopfes. Die Kupplungselemente 3 und 4 sind jeweils an einem am Grundkörper 2 befestigten Haltestab 34, 44 drehbar gelagert, sodass sie zwischen der Freigabeposition und der hier dargestellten Verriegelungsposition geschwenkt werden können. Die Haltestäbe 34, 44 und damit die Schwenkachsen 30, 40, um welche die Kupplungselemente 3 und 4 verschwenkt werden können, sind gegenüber der Rotationsachse R, um welche der Antriebskopf 1 rotiert wird, geneigt angeordnet, und zwar derart, dass die Schwenkachsen 30, 40 von der Aufschubseite A her gesehen V-förmig aufeinander zu laufen, wobei die Spitze des V von der Aufschubseite entfernt liegt. Die Kupplungselemente 3 und 4 führen also eine Schwenkbewegung in einer jeweiligen Ebene E aus, die gegenüber einer die Rotationsachse R senkrecht schneidenden Ebene schräg von der Rotationsachse ausgehend nach außen hin weg von der Aufschubrichtung A geneigt ist. Der Neigungswinkel zwischen beiden Ebenen entspricht dem Winkel, mit dem sich die Rotationsachse und die Schwenkachsen 30, 40 schneiden, und ist hier mit α bezeichnet. Die Auflageflächen 31, 41, mit welchen die Kupplungselemente 3 und 4 auf einer zugehörigen Verriegelungsfläche der Nabe des Rotors zu liegen kommen, sind dagegen waagerecht ausgebildet und liegen in der die Rotationsachse senkrecht schneidenden Schnittebene S.
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Wie bereits in der
DE 10 2008 045 556 A1 beschrieben, hängt die Haltekraft, mit welcher Antriebskopf und Rotor aneinander befestigt werden, zum Einen vom Haftreibwert ab, der zwischen den Kontaktflächen des Rotors und des Antriebskopfes - also hier der Auflagefläche des Kupplungselements und der Verriegelungsfläche der Rotornabe - und damit von den Materialeigenschaften der beiden Flächen, sowie zum Anderen vom Neigungswinkel gegenüber der Krafteinwirkungsrichtung. Als Material der Kontaktflächen wird häufig Stahl verwendet. Für eine Stahl-Stahl-Paarung der Auflagefläche des Kupplungselements und der Verriegelungsfläche des Rotors ergibt sich ein Reibwert µ
0 von etwa 0,3. Um eine Selbsthemmung zwischen den beiden Kontaktflächen zu erreichen und damit ein unbeabsichtigtes Lösen der beiden Flächen voneinander zu verhindern, sollte der Neigungswinkel α kleiner sein als arc tan µ
0. Hieraus ergibt sich für eine Stahl-Stahl-Paarung ein Winkel α von höchstens 17 °. Im gezeigten Fall ist der Winkel α auf etwa 15 ° eingestellt. Für andere Materialpaarungen können jedoch auch andere Winkel gewählt werden.
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Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen verkippten Kupplungselemente gegenüber dem Stand der Technik, wie er eingangs beschrieben wurde, besteht darin, dass die Auflageflächen 32 und 42 der Kupplungselemente 3 und 4 waagerecht ausgebildet werden können. Entsprechend sind auch die Verriegelungsflächen der Rotornabe waagerecht. Dies erleichtert deren Herstellung gegenüber dem Stand der Technik erheblich. So ist es beispielsweise möglich, einen waagerechten oberen Rand der Rotornabe als Verriegelungsfläche für die Kupplungselemente zu verwenden. In einer anderen Variante, welche in 3 und 4 beschrieben ist, werden waagerechte Nuten in der Rotornabe als Verriegelungsfläche verwendet anstelle von Nuten, die eine bestimmte Neigung aufweisen müssen.
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3 und 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Sets 6 aus einem Antriebskopf 1 und einer zugehörigen Nabe 50, die üblicherweise in der Innenöffnung eines zugehörigen Rotors montiert ist. 3 zeigt eine Nabe 50 für den Antriebskopf der 2. Die Nabe 50 besitzt eine im Wesentlichen hülsenartige Form. Ihr innerer Hohlraum weist eine mittige Durchgangsöffnung auf, deren Innenkontur der Außenkontur des Antriebskopfes 1 folgt, sodass die Nabe 50 im aufgeschobenen Zustand, in dem sie auf dem Antriebskopf verriegelt werden kann, eng auf dem Antriebskopf anliegt. Gezeigt ist hier nur der obere Teil von Antriebskopf und Nabe, das heißt, oberer zylindrischer Teil und ein Teil des kegelstumpfförmigen Teils. Beim Überstülpen schiebt der immer enger werdende Kegelstumpfmantel 53 der Nabe 50 die Kupplungselemente 3 und 4 entgegen der Federkraft der in 3 nicht sichtbaren Federelemente 35 immer weiter nach innen, bis diese beim Erreichen des zylindrischen Bereichs der Durchgangsöffnung der Nabe 50 vollständig in den Grundkörper 2 des Antriebskopfes 1 - also in die Freigabeposition - hineingeschoben sind. Wird die Nabe 50 noch weiter nach unten auf den Antriebskopf 1 aufgeschoben und gleitet dabei die ringförmige Verriegelungsfläche 52 an den Kupplungselementen 3 und 4 vorbei, werden die Kupplungselemente freigegeben, mittels der Federelemente 35 um die Haltestäbe 34, 44 herum nach außen in die Verriegelungspositionen gedreht, schwenken in die Ausnehmung 51 ein und kommen so flächig mit ihren Auflageflächen 32 und 42 auf der ringförmigen Verriegelungsfläche 52 der Nabe 50 zu liegen. Durch Ausschwenken der Kupplungselemente in die Ausnehmung 51, die in Radialrichtung einen rechteckigen Querschnitt besitzt und damit sehr einfach herstellbar ist, wird die Nabe 50 an dem Antriebskopf 1 verriegelt, ohne dass es noch eines weiteren Zutuns des Benutzers bedürfte. Ein unbeabsichtigtes Lösen von Nabe und Antriebskopf voneinander ist nicht mehr möglich. Eine Trennung von beiden Teilen gelingt nur noch durch Betätigung einer hier nicht dargestellten, grundsätzlich aus dem Stand der Technik aber bekannten Betätigungsvorrichtung, mit der die Kupplungselemente 3 und 4 entgegen der Federkraft der Federn 35 in die Freigabeposition bewegt werden.
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4 zeigt eine Weiterbildung des Sets der
3. Zusätzlich zu den Kupplungselementen
3 und
4, die in
1 bis
3 gleich sind, ist hier nun ein zweiter Typ Kupplungselemente vorhanden, der sich in Größe und Masse von den anderen Kupplungselementen unterscheidet. Die beiden kleineren Kupplungselemente, hier 3 und 3', entsprechen den Kupplungselementen
3 und
4 der
1 bis
3. Zusätzlich zu diesen sind am oberen Ende des Antriebskopfes
1 zwei weitere Kupplungselemente
4,
4' vorhanden, die größer und schwerer sind als die Kupplungselemente
3,
3'. Es gibt also zwei Paare Kupplungselemente, 3, 3' einerseits und 4, 4' andererseits. Welches Paar Kupplungselemente zum Einsatz kommt, hängt von der beabsichtigten Anwendung ab und wird über geeignete Auswahl der Rotornabe
50 bestimmt. Es gibt also in diesem Fall mehr als nur eine Nabe für den gezeigten Antriebskopf, nämlich zwei oder drei Naben. Die in
4 gezeigte Nabe ist für den Einsatz des Sets
6 bei niedrigen Drehzahlen der Zentrifuge bestimmt. Bei diesen niedrigen Drehzahlen wird eine starke Selbsthemmung auch bei geringer Rotationsgeschwindigkeit gewünscht, die hier durch den Einsatz großer und schwerer Kupplungselemente erreicht wird. Die Nabe
50 ist so ausgebildet, dass sie nur die schweren Kupplungselemente
4,
4' in die Ausnehmung
51 einschwenken lässt, während für die kleineren Kupplungselemente
3,
3' keine Ausnehmung vorhanden ist und diese so in nicht ausgeschenkter Position verharren. Für hohe Geschwindigkeiten kommt dagegen eine Nabe zum Einsatz, die eine ringförmige Ausnehmung aufweist, wie sie in
3 dargestellt ist, während im Bereich der Kupplungselemente
4,
4' keine Ausnehmung vorhanden ist, sodass diesmal die schwereren Kupplungselemente in Freigabeposition verbleiben. Die leichteren Kupplungselemente neigen weniger dazu, sich bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten zu verkeilen, und erlauben so ein sicheres Lösen des Rotors vom Antriebkopf nach dem Zentrifugieren. Eine dritte Variante kann Ausnehmungen sowohl für die Kupplungselemente
3,
3' als auch die Kupplungselemente
4,
4' aufweisen, sodass alle vier Kupplungselemente zur Verriegelung des Rotors am Antriebskopf beitragen. Für weitere mögliche Details kann auf die
DE 10 2012 011 531 A1 verwiesen werden.
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5 schließlich zeigt stark vereinfacht eine erfindungsgemäße Zentrifuge 7, bei der es sich beispielsweise um eine Standzentrifuge handelt. Grundsätzlich ist aber auch der Einsatz in kleineren Geräten wie einer Tischzentrifuge denkbar. Innerhalb eines Außengehäuses 70 befindet sich ein Rotorgehäuse 71, in dem ein Zentrifugenrotor 5 angeordnet ist. Dieser wiederum ist mit einer Nabe 50 verbunden, die auf einen Antriebskopf 1 gesteckt und an diesem auf die vorstehend beschriebene Weise mit hier nicht bezeichneten Kupplungselementen arretiert ist. Der Rotor 5 wird mittels eines Motors 72 über eine Antriebswelle 73 in Rotation versetzt.
