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TECHNISCHES GEBIET
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Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Zentrifuge mit einem Rotor, bei dem es sich um einen Hochgeschwindigkeitsdrehkörper handelt, beziehen sich im Spezielleren auf dessen Sicherheit.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen wird in einer Zentrifuge ein Probenbehälter wie etwa ein Zentrifugenrohr oder eine Flasche, das bzw. die eine zu trennende Probe (z. B. eine Kulturflüssigkeit oder Blut) enthält, von einem Rotor gehalten. Die Zentrifuge dient dazu, die Probe abzuscheiden oder zu reinigen, indem der Rotor durch eine Antriebsvorrichtung wie etwa einen Motor o. dgl. in einer mit einer Tür verschlossenen Rotorkammer (Drehkammer) mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, um eine Fliehkraft auf die Probe im Probenbehälter auszuüben.
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Je nach dessen Anwendung variiert der Rotor in seiner Drehgeschwindigkeit. Eine maximale Drehgeschwindigkeit des Rotors liegt typischerweise im Bereich von einer relativ geringen Geschwindigkeit von ungefähr einigen Tausend Umdrehungen pro Minute (rpm) bis zu einer hohen Geschwindigkeit von 150.000 U/min. Als solches liegt die maximale Drehgeschwindigkeit des in den allgemein bereitgestellten Produktgruppen verwendeten Rotors in einem weiten Bereich. Darüber hinaus sind die verschieden großen Zentrifugen von einer kleinen bis zu einer großen Zentrifuge so aufgestellt, dass eine Kapazität der Probe, die auf einmal getrennt werden kann, in einem weiten Bereich von einer kleinen Kapazität von mehreren zehn Millilitern (ml) bis zu einer großen Kapazität von mehreren Litern (l) reicht.
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Da eine große Fliehkraft erforderlich ist, um eine schnelle Trennung der Probe durchzuführen, und die große Fliehkraft auch an den Rotor angelegt wird, entsteht dementsprechend eine innere Belastung im Rotor (siehe
JP 2005-349260 A ). Hersteller haben Zentrifugen mit ausreichenden Spannen entwickelt, so dass der Rotor durch die innere Belastung o. dgl. nicht zu Bruch geht. Jedoch wird in der
Norm IEC 61010-2-020 des internationalen Standards gefordert, dass ein Test unter vorbestimmten Bedingungen durchgeführt werden sollte, um Sicherheit zu gewährleisten, indem bestimmte Bedingungen freigegeben werden. In dieser Hinsicht wurden viele Erfindungen gemacht, die sich auf einen Schutz gegen einen Bruch des Rotors beziehen (siehe z. B.
JP S50-56988 ,
JP 2001-104827 A ,
JP 2005-230744 A ,
JP 2005-305400 A ,
JP 2005-349260 A ).
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Beispielsweise umfasst, wie in der
JP 2005-305400 A gezeigt ist, die Zentrifuge eine Rotorkammer, in der sich der Rotor dreht, und oftmals ist ein Kühlrohr um die Rotorkammer aufgerollt verlegt (manchmal ist das Kühlrohr aber auch nicht aufgerollt verlegt). Bei der Zentrifuge mit dem aufgerollt verlegten Kühlrohr hat die Zentrifuge im Allgemeinen einen Aufbau, bei dem eine mit einem Isoliermaterial ausgebildete Wärmeisolationsschicht um das Kühlrohr gewickelt ist, ferner ein zylindrischer Protektor um die Isolierschicht angeordnet ist, und ein kastenförmiger Rahmen an der äußersten Seite ausgebildet ist. Bei einer Zentrifuge aus dem verwandten Stand der Technik wird ein dicker Protektor entsprechend einer Drehenergie verwendet, und indem bewirkt wird, dass sich der Protektor verformt oder dreht, wird, wenn der Rotor zu Bruch geht, Energie aufgenommen. Indem hier ermöglicht wird, dass sich der Protektor, der durch den gebrochenen Rotor verformt wird, im Rahmen in der Drehrichtung des Rotors bewegt, und verhindert wird, dass dieser entsprechend dem Verformung unterliegenden Protektor verformt wird, bestand ein Bedarf, einen großen Raum innenseitig des Rahmens sicherzustellen, damit der Protektor auch dann nicht mit der Innenfläche des Rahmens in Kontakt ist, wenn der Protektor durch den gebrochenen Rotor verformt und in der Drehrichtung gedreht wird. Da Zentrifugen wie etwa diejenigen, die in Laboratorien oder Wissenschaftslaboren verwendet werden, unter Versuchsgeräten relativ groß sind, wurde deshalb deren Verkleinerung von einem Benutzer gewünscht. Da eine große Zentrifuge unter den Zentrifugen insbesondere bei dem Platzbedarf größer wird als eine kleine Zentrifuge, ist ein solcher Verkleinerungswunsch besonders berücksichtigenswert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Größe der Rotorkammer wird entsprechend der Größe des zu verwendenden Rotors bestimmt, und die erforderliche Dicke der Wärmeisolationsschicht um die Rotorkammer wird im Wesentlichen je nach dem beabsichtigten Kühlungsgrad bestimmt. Dementsprechend ist es am meisten vorzuziehen, dass der Protektor im Hinblick auf dessen Miniaturisierung den unmittelbaren Umgebungsbereich der Wärmeisolationsschicht umgebend angeordnet wird, aber die Auswahl des Protektors hat die folgenden Einschränkungen. Obwohl ein Stahlrohr, das im Allgemeinen auf dem Markt erhältlich ist, als dicker Protektor verwendet wird, kann das Stahlrohr mit einer erforderlichen Größe nicht so ohne Weiteres erhalten werden, weil die Größe des Stahlrohrs auf Grundlage der Normen bestimmt ist. Insbesondere wird, wenn die Größe des Stahlrohrs größer wird, der Freiheitsgrad bei der Auswahl der Größe des Stahlrohrs kleiner. Da bei der großen Zentrifuge ein Stahlrohr mit einer großen Größe erforderlich ist, ist die Auswahl der Größe des Stahlrohrs kleiner, und ein Benutzer kann kaum ein Stahlrohr mit einer erforderlichen Größe erhalten. Obwohl es eventuell möglich ist, das Stahlrohr mit einer erforderlichen Größe maßgeschneidert herzustellen, muss in diesem Falle eine große Menge Stahlrohre auf einmal massengefertigt werden, was nicht realistisch ist.
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In einem Fall, dass es kein Stahlrohr mit einer erforderlichen Größe gibt, könnte man daran denken, ein Stahlrohr mit einer etwas größeren Größe zu verwenden. In diesem Fall wird jedoch ein unnötiger Zwischenraum zwischen dem Protektor und der Wärmeisolationsschicht geschaffen, was zu Lasten der Miniaturisierung geht.
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Ursprünglich besteht bei einem Schutzsystem, das in einem Zerstörungstest für die Zentrifuge verwendet wird, eine effektive Methode darin, den dicken Protektor beizubehalten, um die Bruchstücke des gebrochenen Rotors aufzufangen und den Raum zwischen dem Protektor und dem Rahmen zu sichern, so dass der verformte Protektor und der Rahmen nicht miteinander in Kontakt kommen und die Drehkraft nur vom Protektor aufgenommen wird. Allerdings ist es wie vorstehend beschrieben für die größere Zentrifuge schwierig, den dicken Protektor zu übernehmen, und darüber hinaus ist es schwierig, den Zwischenraum zwischen dem Protektor und dem Rahmen zu sichern, weil die Miniaturisierung bei der Größe des Hauptkörpers erforderlich ist. Um in einer solchen Situation die IEC-Normen zur Gewährleistung der Sicherheit zu erfüllen, war eine neue Idee gefragt, die sich von den Schutzsystemen aus dem verwandten Stand der Technik unterscheidet.
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Aspekte der vorliegenden Erfindung wurden unter Berücksichtigung mindestens eines der vorstehend beschriebenen Probleme entwickelt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zentrifuge bereitzustellen, bei der die Größe eines äußeren Erscheinungsbilds von dieser verkleinert werden kann und die Herstellungskosten für diese gesenkt werden können, indem ein kostengünstiger Protektor mit einer geeigneten, auf die Größe der Rotorkammer zugeschnittenen Größe verwendet wird.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zentrifuge bereitzustellen, deren Größe im Vergleich zum verwandten Stand der Technik bei Gewährleistung der Sicherheit gegen einen Bruch eines Rotors verkleinert werden kann.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifuge bereitgestellt, die umfasst: einen Rotor, der zum Drehantrieb ausgelegt ist; eine Rotorkammer, die in sich den Rotor aufnimmt; und einen Protektor, der an einem Außenumfang der Rotorkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Protektor mindestens eine Metallplatte umfasst, die in einem überlappenden Zustand aufgerollt ist.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifuge bereitgestellt, die umfasst: einen Rotor, der zum Drehantrieb ausgelegt ist; eine Rotorkammer, die in sich den Rotor aufnimmt; einen Protektor, der an einem Außenumfang der Rotorkammer vorgesehen ist, und einen Rahmen, der zumindest einen Außenumfang des Protektors umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Protektor und der Rahmen an mindestens einer Position miteinander verbunden sind.
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Dabei sind jegliche Kombination der vorstehend beschriebenen Komponenten und eine Überführung der vorliegenden Erfindung in Methoden und Systeme auch als Aspekte der vorliegenden Erfindung wirksam.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu geringen Kosten einen Protektor mit geeigneter Größe herzustellen, der auf dem Markt als Stahlrohr nicht allgemein erhältlich ist. Dementsprechend ist es möglich, die Sicherheit auf Grundlage von IEC-Normen sicherzustellen, ohne die Größe des äußeren Erscheinungsbilds der Zentrifuge, das deren Miniaturisierung erforderlich macht, insbesondere einer großen Zentrifuge zu vergrößern.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Miniaturisierung im Vergleich zum verwandten Stand der Technik zu bewerkstelligen und dabei die Sicherheit gegen einen Bruch eines Rotors sicherzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Zentrifuge nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 (2A und 2B) ist eine Querschnittsdraufsicht eines durch eine Stahlplatte aufgebauten Protektors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Querschnittsdraufsicht des durch drei Stahlplatten aufgebauten Protektors nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Protektors;
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5 ist eine Querschnittsdraufsicht des durch vier Stahlplatten aufgebauten Protektors nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Zentrifuge nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine Querschnittsansicht entlang einer in 6 gezeigten Linie A-A;
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8 ist eine Bilddarstellung, die eine Verformung der gebrochenen Zentrifuge zeigt, die in derselben Querschnittsansicht wie in 7 nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
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9 ist eine Bilddarstellung, welche die Verformung der gebrochenen Zentrifuge (die Verbindung der in 7 gezeigten Verbindungsabschnitte 230 ist weggelassen) zeigt, die in derselben Querschnittsansicht wie in 7 nach einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist; und
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10 ist eine Querschnittsansicht der Zentrifuge, die in derselben Querschnittsansicht wie in 7 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dieselben oder äquivalente Elemente, Teile oder Prozesse, die in den Zeichnungen gezeigt sind, sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung darüber wird zweckmäßiger Weise weggelassen. Außerdem sollen die Ausführungsformen die Erfindung nicht einschränken, sondern sind lediglich Beispiele. Alle deren Merkmale und Kombinationen, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind nicht unbedingt wesentlich für die Erfindung.
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1 zeigt einen schematischen Aufbau nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Querschnittsansicht einer Zentrifuge (eines Fliehkraftabscheiders) 100 von einer Seite von diesem gesehen. Ein Rotor 1 ist zur Aufnahme einer zu zentrifugierenden Probe und zum Drehen der Probe mit hoher Geschwindigkeit an einer Abtriebswelle eines Motors 20 angebracht. Der Motor 20 ist über einen Stoßdämpfer 11 an einem Motorsockel 8 befestigt, der Teil eines Rahmens ist. Eine Rotorkammer 2 ist um den Rotor 1 herum durch eine Schale 3 gebildet, die aus einem kaum rostenden Material wie etwa rostfreiem Stahl o. dgl. hergestellt ist, und ein Kühlrohr 4 ist um die Schale 3 herum verlegt, um die Rotorkammer 2 zu kühlen, wodurch ein Temperaturanstieg aufgrund der Drehung des Rotors 1 verhindert wird. Darüber hinaus gibt es eine aus einem Schaummaterial o. dgl. hergestellte Wärmeisolationsschicht 5 um das Kühlrohr 4 herum, und ein Protektor 6 ist auf der Außenseite der Wärmeisolationsschicht 5 angeordnet. Zusätzlich befindet sich auch eine Steuereinheit 19, die einen Betrieb des Motors 20 steuert, im Nahbereich des Protektors 6. Der Rahmen ist für gewöhnlich durch eine Metallplatte o. dgl. gebildet, und ist durch eine Kombination aus einem Außenrahmen 7 an einer Außenseite, einem Motorsockel 8, einer Rückplatte 9 und einer Frontplatte 10 o. dgl. gebildet, die insgesamt als Rahmen bezeichnet werden. Ein Fuß 15 ist auf der Unterseite des Außenrahmens 7 vorgesehen.
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Ein Kompressor 12, ein Kondensator 13 und ein Gebläse 14 sind zum Bewerkstelligen eines Kühlbetriebs unter Verwendung des Kühlrohrs 4 am unteren Teil des Rahmens (Unterseite des Motorsockels 8) untergebracht.
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Eine Türdichtung 16 ist nahe der oberen Öffnung der Rotorkammer 2 vorgesehen, und darüber hinaus kann die obere Öffnung durch eine Tür 17 geöffnet und geschlossen werden, durch die eine im Rotor 1 anzubringende Probe eingesetzt oder entnommen werden kann. Eine Betriebsanzeigeeinheit 18 ist auf der Oberseite des Rahmens angeordnet.
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Da sich die vorliegende Ausführungsform durch den Aufbau des Protektors 6 auszeichnet, werden nachstehend Einzelheiten des Protektors 6 beschrieben. Wenn, wie vorstehend beschrieben, der Außendurchmesser der Rotorkammer 2 vergrößert ist, ist eventuell in manchen Fällen kein Stahlrohr mit einer geeigneten Größe auf dem Markt erhältlich. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Stahlrohr geschaffen, indem eine Stahlplatte zu einer beliebigen Größe aufgerollt und als Protektor 6 verwendet wird. Jedoch kann in einem Fall, in dem die Stahlplatte aufgerollt wird, keine so dicke Stahlplatte aufgerollt werden. Wenn die Stahlplatte als eine einzige Lage aufgerollt wird, besteht insofern ein Problem, als die Dicke des Protektors 6 dünn wird und der Verformungsbetrag des Protektors 6 dementsprechend zunimmt, wenn der Rotorzerstörungstest durchgeführt wird. Wenn ein Zwischenraum zwischen dem Protektor 6 und dem Rahmen sichergestellt werden soll, um für eine solche Situation gerüstet zu sein, besteht insofern ein Problem, als die Außengröße der Zentrifuge als Ergebnis davon vergrößert ist. Deshalb ist in dieser vorliegenden Ausführungsform, wie in 2A oder 2B gezeigt ist, eine Stahlplatte 30 in einem überlappenden Zustand so aufgerollt, dass die Stahlplatte 30 in zwei Lagen oder mehr über den gesamten Umfang des Protektors 6 gestapelt ist. Die Stahlplatte 30 ist geschweißt, um die Rohrform durch den inneren Schweißabschnitt 30a und den äußeren Schweißabschnitt 30b aufrechtzuerhalten. Im Übrigen können der innere Schweißabschnitt 30a und der äußere Schweißabschnitt 30b über die gesamte Länge des Protektors 6 in der Höhenrichtung des Protektors 6 unterbrochen oder durchgehend ausgebildet sein. Selbiges lässt sich auch auf andere Ausführungsformen anwenden.
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Da, wie in
3 der
JP 2005-305400 A gezeigt ist, der Rotor
1 im Routinezerstörungstest der Zentrifuge entzweigebrochen ist und dessen Bruchstücke in einer Richtung von 180 Grad herausspringen, ist es im Falle, dass Schweißstellen vereinzelt angeordnet sind, vorzuziehen, die Schweißabschnitte so anzuordnen, dass vermieden wird, dass sie an einer gleichen Position in der Umfangsrichtung des Protektors angeordnet sind, und dass vermieden wird, dass sie einander in der Umfangsrichtung des Protektors zugewandt angeordnet sind. In dem in
2A gezeigten Beispiel besteht im Falle, dass der zerstörte Rotor
1 in der Richtung des Pfeils A herausspringt, die Möglichkeit, dass der Schweißabschnitt
30a und der Schweißabschnitt
30b, die einander in der Umfangsrichtung überlappen, zu Bruch gehen und deren Stärke gesenkt wird und dementsprechend deren Verformung zunimmt. Deshalb ist es im Falle, dass der Protektor
6 durch wiederholtes Aufrollen der Stahlplatte
30 so hergestellt ist, dass dessen Lagen, wie in
2B gezeigt, einander überlappen, vorzuziehen, die Schweißabschnitte
30a,
30b so anzuordnen, dass vermieden wird, dass sie an einer gleichen Position in der Umfangsrichtung des Protektors angeordnet sind, und dass vermieden wird, dass sie einander in der Umfangsrichtung des Protektors zugewandt angeordnet sind, so dass die Schweißabschnitte nicht überlappt sind. Im Falle von
2B sind die Schweißabschnitte
30a,
30b um 90 Grad in der Umfangsrichtung verschoben.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die folgenden Wirkungen zu erzielen.
- (1) Indem der Protektor 6 durch wiederholtes Aufrollen der Stahlplatte 30 in einem überlappenden Zustand hergestellt wird, wird es möglich, den Protektor 6 mit einer zweckmäßigen Größe zur Größe der Rotorkammer 2 passend zu geringen Kosten zu erhalten. Entsprechend ist es möglich, die Außengröße der Zentrifuge zu verkleinern und die Kosten der Zentrifuge zu senken.
- (2) Durch den Aufbau, bei dem die Stahlplatte 30 als zwei oder mehr Lagen über dem gesamten Umfang des Protektors 6 aufgerollt ist, ist es möglich, die gewünschte Dicke sicherzustellen. Somit ist es möglich, die Verformung des Protektors 6 während des Rotorzerstörungstests zu reduzieren, und es ist möglich, den Zwischenraum zwischen dem Rahmen und dem Protektor 6 entsprechend zu verkleinern, wodurch zu dessen Miniaturisierung beigetragen wird.
- (3) Wie in 2B gezeigt, ist es im Falle, dass die Schweißabschnitte 30a, 30b des Protektors 6 so angeordnet sind, dass vermieden wird, dass sie an einer gleichen Position in der Umfangsrichtung des Protektors angeordnet sind, und dass vermieden wird, dass sie einander in der Umfangsrichtung des Protektors zugewandt angeordnet sind, möglich, den Schaden an den Schweißabschnitten durch eine Kollision des Rotors 2 zu reduzieren, und in dieser Hinsicht ist es möglich, die Verformung des Protektors 6 zu reduzieren.
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Zweite Ausführungsform
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3 und 4 zeigen den Protektor 6 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der Protektor 6 durch Aufrollen von drei einander überlappenden Stahlplatten 40, 41, 42 ausgebildet. Im Falle, dass mehrere Stahlplatten einander überlappend aufgerollt sind, wird die erste Lage aus der innersten Stahlplatte so geschweißt, dass sie zu einer kreisförmigen Rohrform geformt wird, und dann werden die übrigen Lagen nach der ersten Lage um die so ausgebildete kreisförmige Stahlplatte gelegt, und der Zwischenraumabschnitt und die innere Stahlplatte werden zusammengeschweißt. Dabei wird die Gefahr, die auftritt, wenn die Schweißabschnitte zu Bruch gehen, dadurch gesenkt, dass man die Positionen der Schweißabschnitte inkonsistent zueinander sein lässt. Das heißt, im Falle von 3 und 4 ist die Stahlplatte 40 der innenseitigen Lage in einer Kreisform aufgerollt und dann am Schweißabschnitt 40a angeschweißt, die Stahlplatte 41 der Zwischenlage ist auf deren Außenseite, so dass beide einander überlappen, aufgerollt und an die Stahlplatte 40 der Innenlage am Schweißabschnitt 41a angeschweißt. Zusätzlich ist die Stahlplatte 42 der außenseitigen Lage auf die Außenseite der Stahlplatte 41 aufgerollt und an die Stahlplatte 41 der Zwischenlage am Schweißabschnitt 42a angeschweißt, wodurch insgesamt ein zylindrisches Stahlrohr gebildet ist.
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In der zweiten Ausführungsform sind die Schweißstellen der Schweißabschnitte 40, 41 und 42 in einer vereinzelt angeordneten Form angeordnet. Deshalb wird beispielsweise selbst in dem Fall, dass der zerstörte Rotor in der Richtung B herausspringt und der in der Richtung B angeordnete Schweißabschnitt 40a zerstört wird, dessen Festigkeit durch die in den anderen beiden Richtungen angeordneten Schweißabschnitte 41a, 42a aufrechterhalten. Da wie vorstehend beschrieben, der Rotor 1 im Zerstörungstest der Zentrifuge entzweigebrochen ist und dessen Bruchstücke in der Richtung von 180 Grad herausspringen, wird im Falle, dass die Schweißstellen in einer vereinzelt angeordneten Form angeordnet sind, vermieden, dass die Schweißstellen an einer gleichen Position in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und es wird vermieden, dass sie einander in der Umfangsrichtung zugewandt angeordnet sind. In 3 sind die Schweißstellen um 60 Grad voneinander verschoben, und deshalb ist es möglich, eine gewisse, über einer vorbestimmten Stärke liegende Stärke auch dann aufrechtzuerhalten, wenn der Rotor in irgendeiner Richtung herausspringt. Indem mehrere Stahlplatten einander überlappen, ist es darüber hinaus möglich, deren Festigkeit zu erhöhen.
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Als solches ist es nach der zweiten Ausführungsform, indem mehrere Stahlplatten in einem überlappenden Zustand aufgerollt und die Schweißstellen vereinzelt angeordnet werden, die beim Herstellen des Protektors mit den Stahlplatten erscheinen, möglich, die durchschnittliche Stärke des Protektors 6 beizubehalten und dessen Verformung zu reduzieren.
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Dritte Ausführungsform
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5 zeigt einen Protektor 6 nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Fall zeigt, in dem vier Stahlplatten 50, 51, 52, 53 in einem überlappenden Zustand aufgerollt sind. Die Schweißabschnitte 50a, 51a, 52a, 53a sind in Abständen von 45 Grad in der Umfangsrichtung angeordnet, und somit wird eine Stärke über einer gewissen Höhe ungeachtet dessen aufrechterhalten, in welcher Richtung der zerstörte Rotor herausspringt. Dabei kann, wenn beispielsweise ins Kalkül gezogen wird, dass der Rotor in einer Richtung von 180 herausspringt, der in der Richtung C angeordnete Schweißabschnitt 50a im Wesentlichen in der diesem zugewandten Richtung C' angeordnet sein.
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Im Falle, dass n Stahlplatten einander überlappend wie vorstehend beschrieben aufgerollt werden, werden die Positionen der Schweißstellen voneinander um (180/n) Grad oder (180/n + 180) Grad verschoben, und die jeweiligen Schweißstellen werden dadurch im Hinblick auf eine Zerstörung des Rotors am durchschnittlichsten verteilt.
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Nach der dritten Ausführungsform ist es möglich, die Festigkeit des Protektors weiter zu erhöhen und dadurch dessen Verformung zu reduzieren, indem die Anzahl der Stahlplatten im überlappenden Zustand erhöht wird und die Schweißstellen verschoben angeordnet werden.
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Wie im Vorstehenden, wurde ein Aspekt der Erfindung im Detail mit Bezug auf deren erste bis dritte Ausführungsform beschrieben. Jedoch wird den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass im Rahmen der beanspruchten Erfindungen verschiedene Änderungen und Abwandlungen an jeder der Komponenten oder jedem der Prozesse vorgenommen werden können. Abwandlungen an der ersten bis dritten Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
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Die Metallplatte zum Bilden des Protektors 6 ist nicht auf eine Stahlplatte beschränkt, sondern es kann je nach Anwendung auch Eisen, eine Eisenlegierung, Aluminiumlegierung o. dgl. zum Einsatz kommen.
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Vierte Ausführungsform
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6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Zentrifuge (eines Fliehkraftabscheiders) 200 nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 6 gezeigten Linie A-A. Ein Rotor 201 dreht sich mit hoher Geschwindigkeit und hält dabei einen Probenbehälter (ein Zentrifugenrohr oder eine Flasche o. dgl.), der eine nicht gezeigte, zu zentrifugierende Probe aufnimmt, und der Rotor 201 ist an einer Abtriebswelle eines Motors 220 angebracht, wobei der Motor 220 über einen Stoßdämpfer 211 an einem Motorsockel 208 befestigt ist, der Teil eines Rahmens ist. Eine Rotorkammer 202 ist um den Rotor 210 herum durch eine Schale 203 gebildet, die aus einem kaum rostenden Material wie etwa rostfreiem Stahl o. dgl. hergestellt ist. Eine an einem Rahmen angebrachte Türdichtung 216 ist nahe der oberen Öffnung der Rotorkammer 202 vorgesehen, und darüber hinaus kann die obere Öffnung durch eine Tür 217 geöffnet und geschlossen werden, durch die eine im Rotor 1 anzubringende Probe eingesetzt oder entnommen werden kann.
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Ein Kühlrohr 204 ist um die Schale 203 herum verlegt, um die Rotorkammer 202 zu kühlen, wodurch ein Temperaturanstieg aufgrund der Drehung des Rotors 201 verhindert wird. Darüber hinaus gibt es eine aus einem Schaummaterial o. dgl. hergestellte Wärmeisolationsschicht 205 um das Kühlrohr 204 herum, und ein Protektor 206 ist auf der Außenseite der Wärmeisolationsschicht 205 angeordnet. Zusätzlich befindet sich auch eine Steuereinheit 219, die einen Betrieb des Motors 220 steuert, im Nahbereich des Protektors 206. Der Rahmen ist für gewöhnlich durch eine Metallplatte o. dgl. gebildet, und ist durch eine Kombination aus einem Außenrahmen 207 an einer Außenseite, einem Motorsockel 208, einer Rückplatte 209 und einer Frontplatte 210 o. dgl. gebildet, die insgesamt als Rahmen bezeichnet werden. Ein Fuß 215 ist auf der Unterseite des Außenrahmens 207 vorgesehen. Ein Kompressor 212, ein Kondensator 213 und eine Gebläse 214 sind zum Bewerkstelligen eines Kühlbetriebs unter Verwendung des Kühlrohrs 204 am unteren Teil des Rahmens (Unterseite des Motorsockels 208) untergebracht. Eine Betriebsanzeigeeinheit 218 ist auf der Oberseite des Rahmens angeordnet.
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Da andererseits der Fliehkraftabscheidungsbetrieb der Zentrifuge oder deren Aufbau hinlänglich bekannt ist, wird deren zusätzliche Erläuterung weggelassen. Im Folgenden wird die Sicherheit gegen die Zerstörung des Rotors 201 nach der Ausführungsform beschrieben.
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Wie in 7 gezeigt ist, ist der Protektor 206, der von einer im Wesentlichen zylindrischen Form ist, vom Außenrahmen 207 und der Rückplatte 209 in einer rechteckigen (im Wesentlichen quadratischen) Form umgeben. Die Außenumfangsfläche des Protektors 206, die Innenfläche des Außenrahmens 207 und die Fläche (im Folgenden „Rahmeninnenfläche”) der Seite des Protektors 206 der Rückplatte 209 sind aus der oberen Richtung gesehen an insgesamt vier Positionen aneinander angrenzend, wobei jede der vier Positionen durch Schweißen o. dgl. angeschlossen und als Verbindungsabschnitt 230 angegeben ist. Der Anschluss des Verbindungsabschnitts 230 kann über die gesamte Länge des Protektors 206 in der Höhenrichtung des Protektors 206 unterbrochen oder durchgehend ausgeführt sein. Die Verbindungsabschnitte 230 sind an den vier Positionen in Abständen von ungefähr 90 Grad um eine Achse des Rotors 201 herum angeordnet. Der Anschluss am Verbindungsabschnitt 230 kann durch Anschrauben oder Vernieten o. dgl. auch ohne Schweißen ausgeführt sein.
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8 ist eine Bilddarstellung, welche die Verformung der gebrochenen Zentrifuge zeigt, wie sie in derselben Querschnittsansicht wie in 7 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. 9 ist eine Bilddarstellung, welche die Verformung der gebrochenen Zentrifuge zeigt (der Anschluss des in 7 gezeigten Verbindungsabschnitts 230 ist weggelassen), wie sie in derselben Querschnittsansicht wie in 7 nach einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Allerdings sind in 8 und 9 der Rotor 201, die Schale 203, die Wärmeisolationsschicht 205 u. dgl. weggelassen.
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Der Zerstörungstest der Zentrifuge erfolgt durch Entzweibrechen des Rotors
201, wie in
3 usw. der
JP 2005-305400 A gezeigt ist. Im Zerstörungstest der Zentrifuge springen die Bruchstücke des entzweigebrochenen Rotors
1 jeweils in den entgegengesetzten 180-Grad-Richtungen heraus. Entsprechend sind
8 und
9 Bilddarstellungen, welche die Verformung des Rahmens wie etwa des Protektors
206, des Außenrahmens
207 und der Rückplatte
209 zeigen, wenn der Rotor
201 in der Zeichnung in der horizontalen Richtung herausspringt.
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Da ein handelübliches Stahlrohr, weil es kein Stahlrohr mit einer erforderlichen Größe gibt, nicht als Protektor verwendet werden kann, wird, wenn eine Metallplatte wie etwa eine Stahlplatte durch Aufrollen als Protektor verwendet wird, der Protektor 206 unweigerlich dünn. Deshalb wird in dem Aufbau des in 9 gezeigten Vergleichsbeispiels, da nur der Protektor 206 die Zerstörungskraft des Rotors 201 aufnimmt, der Verformungsbetrag (Expansion in der horizontalen Richtung) des Protektors 206 groß, und somit wird der Rahmen nur in einer Richtung verformt, was im Ergebnis selbst an der Steuereinheit 219 o. dgl. zu einem Schaden führt. Dies bewirkt deren Isolationsstehspannungsausfall nach dem Zerstörungstest. Da darüber hinaus im Aufbau des Vergleichsbeispiels von 9 der Protektor 206 nicht am Rahmen befestigt ist, wird der Protektor 206, nachdem er stark verformt wurde, im Rahmen gedreht. Dabei besteht eine Möglichkeit, dass die Komponenten im Rahmen zerstört werden, wodurch die Möglichkeit steigt, dass der Test nicht freigegeben werden kann. Hingegen kann im Aufbau der in 8 gezeigten Ausführungsform die Zerstörungskraft gemeinsam getragen werden, so dass auch der Rahmen die Zerstörungskraft (Verformung des Protektors 206) des Rotors 201 aufnehmen kann. Das heißt, da im Aufbau der in 8 gezeigten Ausführungsform ein Teil der Kraft zum Expandieren des Protektors 206 in der horizontalen Richtung dadurch aufgenommen werden kann, dass beide Seiten des Außenrahmens 207 in der vertikalen Richtung in der Figur konkav gekrümmt sind, ist es möglich, die Verformung des Protektors 206 (Expansion in einer horizontalen Richtung) im Vergleich zum Aufbau des in 9 gezeigten Vergleichsbeispiels zu unterbinden, wodurch es möglich ist, den Schaden an den Peripherieteilen (Steuereinheit 219u. dgl.) des Protektors 206 zu reduzieren, und darüber hinaus ist es möglich, die Möglichkeit zu reduzieren, dass der Test nicht freigegeben werden kann.
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Nach der vierten Ausführungsform ist es möglich, die folgenden Wirkungen zu erzielen.
- (1) Durch den neuen Aufbau, bei dem der Projektor 206 und der Rahmen verbunden sind und dementsprechend die Kraft aufgrund der Zerstörung des Rotors 201 durch den Rahmen sowie den Protektor 206 aktiv aufgenommen wird, ist es möglich, die Verformung des Protektors 206 zu unterbinden, wodurch es möglich ist, den Schaden an den Peripherieteilen (Steuereinheit 219 o. dgl.) des Protektors 206 zu reduzieren.
- (2) Da der Protektor 206 und der Rahmen an den vier Position der Verbindungsabschnitte 230 verbunden sind, ist es möglich, die Verformung des Protektors 206 durch den Rahmen zu unterbinden, selbst wenn der gebrochene Rotor 201 in irgendeiner Richtung davonfliegt.
- (3) Da die Sicherheit gegen die Zerstörung des Rotors 201 selbst durch einen dünnen Protektor 206 gewährleistet werden kann, der durch Aufrollen einer Metallplatte wie etwa einer Stahlplatte ausgebildet wird, wenn kein Stahlrohr mit einer geeigneten Größe zu Verfügung steht, ist es möglich, den Protektor 206 den Umfang der Wärmeisolationsschicht in deren Nahbereich umgebend vorzusehen, wodurch er zur Verkleinerung nach Benutzerbedarf vorteilhaft ist.
- (4) Da die Außenumfangsfläche des Protektors 206 und die Innenfläche des Rahmens im Vergleich zum Aufbau aus dem verwandten Stand der Technik zum Sicherstellen eines Raums, damit der verformte Protektor nicht mit dem Rahmen in Kontakt ist, nicht miteinander in Kontakt sind, ist er zur Verkleinerung nach Benutzerbedarf vorteilhaft.
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Im Vorstehenden wurde die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die vierte Ausführungsform beschrieben, den Fachleuten auf dem Gebiet wird aber klar sein, dass verschiedene Änderungen an jedem Element oder jedem Prozess der Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundgedanken und dem Aussagegehalt der Erfindung abzuweichen, deren Umfang in den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist. Die Änderungen werden im Folgenden als Beispiel beschrieben.
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Die Verbindungsabschnitte 230 zwischen dem Protektor 206 und dem Rahmen können an weniger als vier Positionen ausgebildet werden. Es ist vorzuziehen, die Verbindungsabschnitte 230 wie in den Ausführungsformen unter Berücksichtigung dessen an vier oder mehr Positionen auszubilden, dass die Magnitude der durch den Rahmen aufgenommenen Zerstörungskraft oder die Zerstörungskraft durch den Rahmen in allen Richtungen wirksam aufgenommen werden kann. Auch wenn die Verbindungsabschnitte 230 nur an einer Position vorhanden sind, ist es möglich, im Vergleich zum Aufbau des in 9 gezeigten Vergleichsbeispiels die Sicherheit gegen die Zerstörung des Rotors 201 zu erhöhen.
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Der Protektor 206 und der Rahmen brauchen nicht unbedingt in direktem Kontakt miteinander zu stehen. Darüber hinaus können der Protektor 206 und der Rahmen indirekt mit einem Verbindungsteil 221 (Platte) verbunden sein, das (bzw. die) zwischen dem Rahmen und dem Protektor 206 eingesetzt ist, wie in 10 gezeigt ist. Das heißt, es ist nur notwendig, die Verformung des gebrochenen Protektors 203 letztendlich wie in 8 gezeigt auch durch den Rahmen zu unterstützen.
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Auch bei der Zentrifuge, bei der das Kühlrohr 204 nicht um die Schale 203 verlegt ist, sind die technischen Verfahren nach der vorliegenden Ausführungsform wirksam, in denen der Protektor 206 und der Rahmen miteinander verbunden werden. Darüber hinaus sind selbst in einem Fall, dass ein handelsüblich erhältliches Stahlrohr als Protektor 206 verwendet wird, die technischen Verfahren nach der vorliegenden Ausführungsform gleichermaßen wirksam.
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Die vorliegende Erfindung stellt veranschaulichende, nicht einschränkende Aspekte wie folgt bereit:
- (1) In einem ersten Aspekt wird eine Zentrifuge bereitgestellt, die umfasst: einen Rotor, der zum Drehantrieb ausgelegt ist; eine Rotorkammer, die in sich den Rotor aufnimmt; und einen Protektor, der an einem Außenumfang der Rotorkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Protektor mindestens eine Metallplatte umfasst, die in einem überlappenden Zustand aufgerollt ist.
- (2) In einem zweiten Aspekt wird eine Zentrifuge nach dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei die mindestens eine Metallplatte in zwei oder mehr Lagen über einem gesamten Umfang des Protektors aufgerollt ist.
- (3) In einem dritten Aspekt wird eine Zentrifuge nach dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei die mindestens eine Metallplatte an Schweißabschnitten geschweißt ist, bei denen vermieden wird, dass sie an einer gleichen Position in der Umfangsrichtung des Protektors angeordnet sind, und bei denen vermieden wird, dass sie einander in der Umfangsrichtung des Protektors zugewandt angeordnet sind.
- (4) In einem vierten Aspekt wird eine Zentrifuge nach dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei n Metallplatten in einem überlappenden Zustand aufgerollt sind, und wobei Schweißabschnitte der Metallplatten angeordnet werden, indem sie voneinander um (180/n) Grad oder (180/n + 180) Grad verschoben sind.
- (5) In einem fünften Aspekt wird eine Zentrifuge bereitgestellt, die umfasst: einen Rotor, der zum Drehantrieb ausgelegt ist; eine Rotorkammer, die in sich den Rotor aufnimmt; einen Protektor, der an einem Außenumfang der Rotorkammer vorgesehen ist; und einen Rahmen, der zumindest einen Außenumfang des Protektors umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass: der Protektor und der Rahmen an mindesten einer Position miteinander verbunden sind.
- (6) In einem sechsten Aspekt wird eine Zentrifuge nach dem fünften Aspekt bereitgestellt, wobei der Protektor und der Rahmen an mindestens vier Positionen miteinander verbunden sind, und wobei die Verbindungsabschnitte an den vier Positionen in Abständen von 90 Grad um eine Achse des Rotors herum angeordnet sind.
- (7) In einem siebten Aspekt wird eine Zentrifuge nach dem fünften oder sechsten Aspekt bereitgestellt, wobei der Protektor in etwa eine zylindrische Form hat, und wobei der Rahmen einen Außenumfang des Protektors in einer rechteckigen Form umgibt.
- (8) In einem achten Aspekt wird eine Zentrifuge nach einem der Aspekte fünf bis sieben bereitgestellt, wobei eine Steuereinheit an einer Außenseite des Protektors angeordnet ist, und wobei der Rahmen eine Platte umfasst, welche die Steuereinheit und den Protektor voneinander beabstandet.
- (9) In einem neunten Aspekt wird eine Zentrifuge nach einem der Aspekte fünf bis acht bereitgestellt, wobei ein Kühlrohr um den Rotor herum verlegt ist, wobei eine Wärmeisolationsschicht um das Kühlrohr herum vorgesehen ist, und wobei der Protektor einen Außenumfang der Wärmeisolationsschicht angrenzend an die Wärmeisolationsschicht umgibt.
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Nun sind auch eine beliebige Kombination der vorstehend beschriebenen Komponenten und ein Überführung der vorliegenden Erfindung in Methoden und Systeme als Aspekte der vorliegenden Erfindung wirksam.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-349260 A [0004, 0004]
- JP 50-56988 [0004]
- JP 2001-104827 A [0004]
- JP 2005-230744 A [0004]
- JP 2005-305400 A [0004, 0005, 0031, 0046]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm IEC 61010-2-020 [0004]
