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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridrotor für eine Zentrifuge, insbesondere eine Laborzentrifuge, umfassend einen Rotorgrundkörper mit einer Aufnahmeseite und einer Antriebsseite, Mittel zur Befestigung einer Antriebswelle zum Drehen des Hybridrotors um eine Rotationsachse, und mindestens zwei Aufnahmen mit einer an der Aufnahmeseite des Rotorgrundkörpers angeordneten Einstecköffnung für Zentrifugenbehälter. Die Erfindung betrifft ferner ein Set für eine Zentrifuge, insbesondere eine Laborzentrifuge, umfassend einen Hybridrotor und mindestens einen Festwinkelbehälter. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls einen Festwinkelbehälter zur Verwendung in einem Hybridrotor oder in einem Set.
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Der erfindungsgemäße Hybridrotor, das Set und der Festwinkelbehälter sind zur Verwendung in einer Zentrifuge, insbesondere in einer Laborzentrifuge, ausgebildet. Laborzentrifugen werden beispielsweise in der Biochemie, Chemie, Biologie und Medizin für verschiedene Anwendungen, beispielsweise das Trennen von Stoffgemischen, eingesetzt. Dazu wird ein Probengefäß, in dem sich das zu trennende Stoffgemisch befindet, in einen Zentrifugenbehälter gestellt. In einigen Fällen wird das Probengefäß zuvor in einem Adapter aufgenommen. Der Zentrifugenbehälter wird an einem Rotor befestigt, der wiederum an einem Antriebskopf einer Antriebswelle eines Zentrifugenantriebes gelagert wird. Mittels des Antriebs wird der Rotor der Zentrifuge um eine Rotationsachse in Rotation versetzt, wobei es durch die auf die Proben einwirkenden Zentrifugalkräfte zu einer Auftrennung des Gemisches kommt. Laborzentrifugen unterscheiden sich beispielsweise von industriell genutzten Zentrifugen dadurch, dass sie zumeist mit vergleichsweise kleinen Probenvolumina arbeiten, wobei die Proben teilweise sehr empfindlich und wertvoll sein können und deshalb besonders präzise Gerate benötigt werden, die die Proben möglichst sauber auftrennen, ohne dabei einen negativen Einfluss auf die Probenqualität zu nehmen.
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Entsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung vorwiegend und bevorzugt auf Laborzentrifugen, in denen Probenvolumina bis maximal 50 ml, beispielsweise bis zu 15 ml, bei einer Kapazität von bis zu 16 Proben, zumeist bis zu 8 Proben, gleichzeitig pro Lauf und einer Zentrifugalbeschleunigung von maximal ca. 6000 g, beispielsweise bis zum 4000-fachen der Erdbeschleunigung (g), aufgetrennt werden.
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Es ist bekannt, die Zentrifugenbehälter mit den Probengefäßen so hängend im Rotor zu lagern, dass diese während des Zentrifugenlaufs aufgrund der Zentrifugalkraft in eine horizontale Lage ausschwingen. Diese Art von Probenbehältern wird nachfolgend „Ausschwingbehälter” genannt. Daneben sind Zentrifugenbehälter bekannt, die im Rotor mit einem festen Winkel zur Rotationsachse anzuordnen, wobei sich dieser Winkel während des Zentrifugenlaufs nicht verändert. Derartige Probenbehälter werden im Folgenden als „Festwinkelbehälter” bezeichnet.
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Da die Ausschwingbehälter bzw. Festwinkelbehälter jeweils eine unterschiedliche Lagerung im Rotor benötigen, werden für die beiden Anwendungen herkömmlicherweise zwei verschiedene Rotortypen eingesetzt. Ein Beispiel für einen Rotor, der zur Verwendung mit Ausschwingbehältern ausgebildet ist, ist aus der
DE 10 2011 050 836 A1 bekannt, ein Rotor für Festwinkelbehälter ist in der
DE 10 2004 062 231 A1 beschrieben. Typischerweise kann in einer Zentrifuge je nach Anwendung entweder ein Rotor, der zur Verwendung mit Ausschwingbehältern ausgebildet ist, oder ein Rotor, der zur Verwendung mit Festwinkelbehältern ausgebildet ist, am Antriebskopf befestigt werden. Je nachdem, welche Anwendung gerade benötigt wird, muss die Zentrifuge umgerüstet und der Rotor ausgetauscht werden. Dies verursacht Zeitverlust und Kosten. Darüber hinaus sind die Rotoren oftmals von komplexem Aufbau und teuer in der Herstellung. Aufgrund der strengen Sicherheitsvorschriften, die von den Rotoren einzuhalten sind, sind diese oftmals auch vergleichsweise schwer, wodurch die benötigte Rotationsenergie ansteigt und die Betriebskosten der Zentrifuge sich erhöhen.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Möglichkeiten anzugeben, die sowohl eine verbesserte Handhabung der Zentrifuge ermöglichen als auch die Kosten für Herstellung und Betrieb senken.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Hybridrotor, einem Set und einem Festwinkelbehälter gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Konkret gelingt die Lösung bei einem eingangs genannten Hybridrotor dadurch, dass an mindestens einer Aufnahme ein Drehlager zur drehbaren Lagerung eines Ausschwingbehälters und an mindestens einer Aufnahme ein Festlager zur unbeweglichen Lagerung eines Festwinkelbehälters in der Aufnahme ausgebildet ist. Mit dem Begriff „Hybridrotor” wird also ein Zentrifugenrotor bezeichnet, der so ausgebildet ist, dass er bei Verwendung der entsprechenden Zentrifugenbehälter sowohl für Ausschwinganwendungen als auch für Festwinkelanwendungen geeignet ist.
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Ausschwinganwendungen sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrifugenbehälter, in diesem Fall ein Ausschwingbehälter, derart am Rotor gelagert wird, dass er während des Zentrifugenlaufs durch eine Schwenkbewegung von einer hängenden Position in eine ausgeschwenkte Position bewegt wird. Die hängende (in der Regel vertikale) bzw. ausgeschwenkte Lage (beispielsweise horizontal oder in einem anderen Winkel über 0° und bis zu 90° zur hängenden Position) bezieht sich dabei auf die Längsachse des Zentrifugenbehälters. Die Schwenkbewegung wird von den durch die Rotation des Rotors erzeugten Zentrifugalkräften bewirkt. Wird der Zentrifugenlauf beendet und die Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge reduziert, so schwingt der Ausschwingbehälter von der ausgeschwenkten Lage zurück in die hängende Lage. Bevorzugt wird der Ausschwenkwinkel auf Winkelbereiche unter 90° begrenzt und liegt beispielsweise in einem Bereich von 85 bis kleiner als 90°.
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Festwinkelanwendungen dagegen sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrifugenbehälter, in diesem Fall ein Festwinkelbehälter, derart im Zentrifugenrotor gelagert wird, dass seine Längsachse einen festen Winkel zur Rotationsachse des Zentrifugenrotors aufweist. Dieser Winkel bleibt während des gesamten Zentrifugenlaufs im Wesentlichen gleich und ändert sich nicht. Bevorzugt liegt der Winkel in einem Bereich von 0° bis 60°, insbesondere 25° bis 50°, zur Rotationsachse.
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Die Zentrifugenbehälter, also Ausschwing- oder Festwinkelbehälter, werden im Hybridrotor in Aufnahmen gelagert. Die Aufnahmen weisen jeweils Einstecköffnungen auf, durch die die Zentrifugenbehälter in die Aufnahmen eingesteckt werden können. Diejenige Seite des Rotorgrundkörpers, von der aus die Zentrifugenbehälter in die Aufnahmen eingesteckt werden, wird als Aufnahmeseite des Rotorgrundkörpers bzw. des Hybridrotors bezeichnet. Der Aufnahmeseite vorzugsweise gegenüberliegend liegt die Antriebsseite des Rotorgrundkörpers bzw. Hybridrotors. An der Antriebsseite des Rotorgrundkörpers kann die Antriebswelle eines Zentrifugenmotors, beispielsweise über einen Antriebskopf, befestigt werden. Über die Antriebswelle und den Zentrifugenmotor wird der Hybridrotor während des Zentrifugenlaufs in Rotation versetzt.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass – statt wie bisher üblich – für Ausschwinganwendungen und Festwinkelanwendungen nicht mehr jeweils ein separater Zentrifugenrotor verwendet werden muss, sondern ein Hybridrotor, der für beide Anwendungen gleichermaßen geeignet ist. Kernpunkt der Erfindung ist also, dass an ein und demselben Zentrifugenrotor sowohl ein Drehlager vorgesehen ist, an dem ein Ausschwingbehälter gelagert werden kann, als auch ein Festlager vorgesehen ist, an dem ein Festwinkelbehälter gelagert werden kann. Als Drehlager wird dabei jedes Bauelement oder jede Struktur des Hybridrotors bezeichnet, die in der Lage sind, einen Ausschwingbehälter sowohl zu lagern als auch sicherzustellen, dass der Ausschwingbehälter während des Zentrifugenlaufs von einer hängenden Position in eine ausgeschwenkte Position ausschwingen kann. Als Festlager wird jede Struktur oder jedes Bauelement des Hybridrotors bezeichnet, das einen Festwinkelbehälter derart in der Aufnahme des Hybridrotors lagert, dass der Festwinkelbehälter über einen gesamten Zentrifugenlauf hinweg einen im Wesentlichen konstanten Winkel mit seiner Längsachse gegenüber der Rotationsachse einhält. Das Festlager dient also insbesondere dazu, ein Ausschwingen des Festwinkelbehälters zu verhindern, während dies vom Drehlager explizit zugelassen wird. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Hybridrotors entfallen sowohl die Herstellungs- als auch die Anschaffungskosten für zwei verschiedene Rotoren für jeweils eine Anwendung. Darüber hinaus muss der Hybridrotor nicht gewechselt werden, wenn zwei Zentrifugenläufe mit unterschiedlichen Anwendungen nacheinander stattfinden. Insoweit wird ebenfalls die Zeit für den Umbau der Zentrifuge eingespart, wodurch der Betrieb der Zentrifuge mit einem erfindungsgemäßen Hybridrotor kostengünstiger ist als mit herkömmlichen Zentrifugenrotoren. Zudem können sowohl Ausschwingbehälter als auch Festwinkelbehälter gemeinsam während eines Zentrifugenlaufs bearbeitet werden.
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Grundsätzlich ist es möglich, am Hybridrotor jeweils unterschiedliche Aufnahmen vorzusehen, wobei die einen Aufnahmen ein Drehlager und die anderen Aufnahmen ein Festlager aufweisen. Bei einem derartigen Hybridrotor sind die jeweiligen Aufnahmen entweder für eine Ausschwing- oder eine Festwinkelanwendung ausgebildet. Auf diese Weise können zwar Ausschwingbehälter und Festwinkelbehälter zusammen in einem Zentrifugenlauf Verwendung finden, allerdings wird die maximale Kapazität an einer Art von Zentrifugenbehältern, also entweder Festwinkelbehältern oder Ausschwingbehältern, stark eingeschränkt. Es ist daher bevorzugt, dass an mindestens einer Aufnahme, bevorzugt an sämtlichen Aufnahmen, ein Drehlager und ein Festlager gemeinsam vorhanden sind. Die jeweiligen Aufnahmen sind also sowohl für die Anwendung mit einem Ausschwingbehälter als auch für die Anwendung mit einem Festwinkelbehälter ausgebildet. Im besten Fall sind alle Aufnahmen des Hybridrotors für beide Anwendungen geeignet. So kann der Hybridrotor sowohl mit einer maximalen Anzahl an Ausschwing- als auch einer maximalen Anzahl an Festwinkelbehältern oder einer beliebigen Mischung der beiden Behälterarten betrieben werden. Die Kapazität des Hybridrotors für eine Behälterart wird also gegenüber einem herkömmlichen Rotor, der nur für diese Behälterart ausgebildet ist, nicht eingeschränkt.
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Das erfindungsgemäße Drehlager kann verschieden und grundsätzlich wie jede bereits aus dem Stand der Technik bekannte Lagerung von Ausschwingbehältern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Drehlager zwei gegenüberliegend nach außen vorstehende Zapfen aufweisen, auf denen ein Ausschwingbehälter mit entsprechend komplementär geformten Vertiefungen oder Überhängen eingehängt werden kann. Wichtig ist lediglich, dass das Drehlager am Hybridrotor mindestens ein feststehendes Widerlager bildet, in dem mindestens ein Teil des Ausschwingbehälters drehbar gelagert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Drehlager zwei an der Einstecköffnung der Aufnahmen gegenüberliegende, insbesondere abgerundete, Vertiefungen zur Aufnahme jeweils eines Zapfens eines Ausschwingbehälters auf. Derartige Vertiefungen sind besonders einfach im Rotorgrundkörper herzustellen und tragen damit zu den niedrigen Produktionskosten des Hybridrotors bei. Der Hybridrotor ist somit insbesondere zur Verwendung mit Ausschwingbehältern ausgebildet, die zwei gegenüberliegende Zapfen aufweisen. Die Zapfen können fest mit dem übrigen Ausschwingbehälter verbunden sein. Dann erfolgt das Ausschwingen durch Drehen der Zapfen in den Vertiefungen des Rotors. Zweckmäßig sind die Konturen von Zapfen und Vertiefungen dann gerundet. Alternativ können die Zapfen drehbar am Ausschwingbehälter gelagert sein, wobei dann bevorzugt die Zapfen in den Vertiefungen drehfest aufgenommen werden und deren Konturen entsprechend eckig ausgebildet sind.
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Auch das Festlager kann im Grunde eine Vielzahl verschiedener Formen aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass das Festlager Vorsprünge, Vertiefungen oder Hinterschnitte aufweist, in die ein komplementär ausgebildeter Teil des Festwinkelbehälters eingreift. Ebenfalls ist es denkbar, Befestigungsmittel am Hybridrotor vorzusehen, mit denen der Festwinkelbehälter beispielsweise eingehakt, eingeklemmt oder eingerastet werden kann. Erfindungsgemäß werden allerdings Festlager bevorzugt, die einfach aufgebaut sind und sich durch schnelle Bedienung und große Verlässlichkeit auszeichnen. So ist es insbesondere bevorzugt, dass das Festlager eine flächige, bevorzugt ebene, Auflage zur Aufnahme eines Kragens eines Festwinkelbehälters aufweist, wobei die Auflage auf der Aufnahmeseite des Rotorgrundkörpers um die Einstecköffnung einer Aufnahme herum angeordnet ist und bevorzugt die Einstecköffnung seitlich vollständig umgibt. Die flächige Auflage des Festlagers dient als Stützfläche für einen Kragen am Festwinkelbehälter und ist insbesondere als Vertiefung im Rotorgrundkörper ausgebildet, so dass sie den Kragen eines Festwinkelbehälters aufnehmen, insbesondere vollständig aufnehmen, kann. Ein vollständiges Aufnehmen des Kragens bedeutet, dass dieser an der flächigen Auflage des Festlagers anliegend nicht über den Rotorgrundkörper herausragt. Durch das Aufliegen des Kragens an der flächigen Auflage wird ein Kippen des Festwinkelbehälters in der Aufnahme verhindert. Stattdessen wird der Festwinkelbehälter an seinem Kragen von der flächigen Auflage mit seiner Längsachse in einem festen Winkel zur Rotationsachse des Hybridrotors gehalten. Wenn die flächige Auflage die Einstecköffnung seitlich vollständig umgibt, wird eine besonders stabile Lagerung des Festwinkelbehälters erreicht. Durch die beschriebene Ausbildung des Festlagers muss der Festwinkelbehälter lediglich in die Aufnahme eingesteckt werden, bis der Kragen auf der flächigen Auflage des Festlagers liegt. Der Festwinkelbehälter kann dadurch sehr schnell am Hybridrotor gelagert und wieder von diesem entfernt werden. Der Bedienaufwand wird entsprechend gesenkt.
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Um die verfügbare Fläche auf der Aufnahmeseite des Hybridrotors möglichst gut zu nutzen, ist es vorteilhaft, wenn die flächigen Auflagen der Festlager möglichst nahe aneinander liegen. Es bietet sich daher an, die flächigen Auflagen der Festlager so um die Rotationsachse herum anzuordnen, dass zwischen den einzelnen Festlagern keine ungenutzte Fläche bleibt. Es ist daher bevorzugt, dass die flächigen Auflagen mehrerer Festlager in Rotationsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, so dass sie einen Ring mit der Rotationsachse im Zentrum bilden. Der Ring muss dabei nicht zwingend ein exakter Kreisring sein, sondern kann auch aus polygonalen flächigen Auflagen bzw. polygonalen Festlagern aufgebaut sein. Die ringförmig um die Rotationsachse angeordneten Festlager nutzen die auf der Aufnahmeseite des Hybridrotors zur Verfügung stehende Fläche optimal aus. Dadurch muss der Rotor nicht größer sein als unbedingt notwendig, wodurch eine relativ geringe Rotationsenergie zum Antrieb des Hybridrotors ausreicht und die Betriebskosten sinken.
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Die flächige Auflage des mindestens einen Festlagers kann beispielsweise in der Horizontalebene liegen, das heißt, einen rechten Winkel mit der Rotationsachse des Hybridrotors bilden. Ergonomischer ist es allerdings, die flächige Auflage des mindestens einen Festlagers von der Antriebsseite des Hybridrotors schräg zur Rotationsachse hin entsprechend der Schräglage des Festwinkelbehälters zu neigen. Insgesamt bildet der Hybridrotor an der Aufnahmeseite somit eine konkave Vertiefung mit der Rotationsachse im Zentrum. Bei einer derart schrägen Ausbildung des Festlagers können im Betrieb am Festwinkelbehälter auftretende Kräfte besonders vorteilhaft in den Hybridrotor abgeleitet werden, wodurch die Stabilität des Hybridrotors und der Behälter sowie die Sicherheit während des Zentrifugenlaufs erhöht werden.
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Grundsätzlich kann die äußere Kontur der flächigen Auflage unterschiedlich ausgebildet sein. Eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche wird dadurch erreicht, dass die flächige Auflage des mindestens einen Festlagers trapezförmig ausgebildet ist. Die kürzere Grundseite des Trapezes ist dabei zur Rotationsachse des Hybridrotors hin ausgerichtet. Die Einstecköffnung der Aufnahme des Hybridrotors liegt in etwa in der Mitte der trapezförmigen Auflage. Idealerweise wird die Einstecköffnung der Aufnahme also an ihrem gesamten Umfang von der Auflage des Festlagers umgeben. Durch die optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes wird eine möglichst große Auflagefläche am Festlager für den Kragen des Festwinkelbehälters genutzt. Dadurch ergibt sich eine besonders niedrige Kraft, die während des Zentrifugenlaufs pro Fläche vom Festwinkelbehälter auf den Hybridrotor übertragen werden muss. So kann ein stabiler und sicherer Betrieb sichergestellt werden.
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Auch die Anordnung des Festlagers und des Drehlagers relativ zueinander ist grundsätzlich variabel. So ist es beispielsweise möglich, das Drehlager von der Aufnahmeseite gesehen vor dem Festlager anzuordnen. Das Drehlager wäre dann gegenüber dem Festlager auf der Aufnahmeseite des Hybridrotors erhöht. Eine derartige Ausbildung würde allerdings dazu führen, dass bei einem stabil gebauten Drehlager das benachbarte Festlager weniger Auflagefläche zur Verfügung hätte oder umgekehrt das Drehlager vergleichsweise instabil ausgelegt werden müsste, um für das Festlager mehr Platz zu schaffen. Es ist daher bevorzugt, das Festlager von der Aufnahmeseite gesehen vor dem Drehlager anzuordnen. Die Vertiefungen des Drehlagers sind mit anderen Worten im Bereich der flächigen Auflage des Festlagers angeordnet und in diese eingesenkt, und zwar bevorzugt unmittelbar seitlich angrenzend an die Einstecköffnung. Die übrigen Seitenrandabschnitte der Drehlager-Vertiefungen werden bevorzugt von der Auflagefläche des Festlagers umgeben. Eine derartige Anordnung des Festlagers und des Drehlagers zueinander ist sowohl strukturell einfach herzustellen, baulich kompakt und ermöglicht darüber hinaus eine besonders stabile Lagerung sowohl eines Ausschwingbehälters im Drehlager als auch eines Festwinkelbehälters am Festlager.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Set für eine Zentrifuge, insbesondere eine Laborzentrifuge, umfassend einen wie vorstehend beschriebenen Hybridrotor und mindestens einen Festwinkelbehälter. Darüber hinaus kann das Set selbstverständlich auch einen oder mehrere Ausschwingbehälter umfassen. Insgesamt besteht das Set also aus den vorstehend schon beschriebenen Gegenständen, weshalb sämtliche bereits erwähnten Merkmale und Vorzüge der jeweiligen Bestandteile auch für das Set als Ganzes gelten. Die nachstehende Beschreibung des Sets soll insbesondere das Zusammenspiel des Hybridrotors mit Festwinkelbehältern bzw. Ausschwingbehältern verdeutlichen.
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Der Festwinkelbehälter muss grundsätzlich eine Struktur aufweisen, die derart mit dem Festlager des Hybridrotors zusammenwirkt, dass ein Ausschwenken des Festwinkelbehälters in der Aufnahme während des Zentrifugenlaufs verhindert wird. Wie diese Struktur genau ausgebildet ist, ist dabei von geringerer Bedeutung. Es hat sich allerdings als vorteilhaft herausgestellt, wenn der mindestens eine Festwinkelbehälter einen Kragen aufweist, der komplementär zur flächigen Auflage des Festlagers des Hybridrotors und insbesondere trapezförmig ausgebildet ist, so dass er an der Auflage des Festlagers derart formschlüssig anliegt, dass ein Ausschwingen des Festwinkelbehälters verhindert wird. Der Kragen ist insbesondere ebenfalls flächig und/oder eben ausgebildet. Bevorzugt ragt er von der Längsachse des Festwinkelbehälters aus gesehen in Radialrichtung über den Grundkörper des Behälters hervor und ist insbesondere rechtwinklig zur Längsachse des Festwinkelbehälters ausgerichtet. Durch diese Form ist es möglich, dass der Kragen mit einer möglichst großen Fläche an der flächigen Auflage des Festlagers anliegt und die während eines Zentrifugenlaufes am Festwinkelbehälter wirkenden Kräfte möglichst gleichmäßig über die gesamte Fläche des Kragens in den Hybridrotor ableiten kann. Diese Ausbildung zeichnet sich durch besonders stabile Zentrifugenläufe und lange Standzeiten sowohl des Hybridrotors als auch des Festwinkelbehälters aus.
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Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft die Verwendung der Vertiefung des Drehlagers zur zusätzlichen Abstützung des Festwinkelbehälters. Wenn der Festwinkelbehälter lediglich über einen Kragen verfügt, der an der flächigen Auflage des Festlagers anliegt, so würde die Vertiefung des Drehlagers leer bleiben und einen Hohlraum unter dem Kragen im Hybridrotor darstellen. Da ein derartiger Hohlraum abträglich für die Stabilität der Konstruktion ist, da beispielsweise über den Hohlraum keine Kräfte vom Festwinkelbehälter in den Hybridrotor abgeleitet werden können, ist es vorteilhaft, wenn der Festwinkelbehälter eine Struktur aufweist, die die Vertiefung des Drehlagers ausfüllt. Bevorzugt ist es also, dass der mindestens eine Festwinkelbehälter Zapfen aufweist, die komplementär zu den Vertiefungen des Drehlagers des Hybridrotors ausgebildet sind und in den Drehlager-Vertiefungen des Hybridrotors anliegen. Ein Zapfen des Festwinkelbehälters weist grundsätzlich dieselbe Form auf wie ein Zapfen eines Ausschwingbehälters. Es ist allerdings auch möglich, dass der Zapfen des Festwinkelbehälters nur die Form eines Teils eines Zapfens eines Ausschwingbehälters aufweist. So kann der Zapfen des Festwinkelbehälters beispielsweise nur denjenigen Teil umfassen, der die Vertiefung des Drehlagers ausfüllt. Teile des Zapfens des Ausschwingbehälters, die über die Vertiefung des Drehlagers hinausragen, können beim Zapfen des Festwinkelbehälters weggelassen werden. Über diesen Zapfen, der Idealerweise die Vertiefung des Drehlagers komplett ausfüllt, können in dieser Ausführungsform ebenfalls Kräfte vom Festwinkelbehälter auf den Hybridrotor übertragen werden. Der Festwinkelbehälter liegt also auch am Drehlager an, allerdings ohne in diesem drehbar zu sein. Die Zapfen des Festwinkelbehälters dienen als zusätzliche Stütze und stabilisieren die Lagerung des Festwinkelbehälters am Hybridrotor.
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Um eine möglichst niedrige Rotationsenergie zum Antrieb des Rotor verwenden zu müssen, ist es grundsätzlich von Vorteil, den Rotor so leicht wie möglich zu machen. Je niedriger die Rotationsenergie, desto geringer muss die zum Betrieb des Rotor erforderliche Motorleistung sein und desto niedriger sind die Anforderungen an die passive Sicherheit im Fall eines Zerberstens des Rotor. Mit niedrigerer Rotationsenergie erhöht sich also auch die passive Sicherheit des Geräts, und der Energieverbrauch beim Beschleunigen, Rotieren und Abbremsen des Rotors wird geringer. Zudem können wegen des geringen Materialaufwands bei der Herstellung des Rotors Kosten eingespart werden. Darüber hinaus ist die Bedienung eines leichteren Roboters für den Benutzer angenehmer und verringert den Kraftaufwand beim Wechseln des Rotor, was im Fall der Erfindung ohnehin selten erforderlich sein wird, da sowohl Ausschwing- als auch Festwinkelbehälteranwendungen mit dem erfindungsgemäßen Rotor erfolgen können.
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Vom Grundaufbau her entspricht der erfindungsgemäße Rotor bevorzugt grundsätzlich demjenigen eines Ausschwingrotors. Diese sind üblicherweise kleiner und leichter als Festwinkelrotoren, da die Zentrifugenbehälter in der Regel nur zu einem Teil, nämlich demjenigen der die Aufhängevorrichtungen umfasst, im Rotor aufgenommen werden, während die freien Enden der Behälter aus dem Rotor herausragen. Auch der erfindungsgemäße Hybridrotor ist zweckmäßig in dieser Weise aufgebaut und weist daher einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser auf, der ausreicht, eine sichere Aufhängung der Zentrifugenbehälter zu gewährleisten. Während die Aufnahmeseite des Rotors relativ geschlossen ausgebildet ist und im Wesentlichen nur die Einstecköffnungen für die Zentrifugenbehälter aufweist, ist die Antriebsseite des Rotor vergleichsweise offen, da hier die Aufnahmeausnehmungen verlaufen, durch welche die Ausschwingbehälter von der hängenden in die ausgeschwenkte Position nach außen ausschwenken. Zu diesem Zweck sind auch im Außenumfang des Rotors schlitzartige Öffnungen vorhanden, in welche die Ausschwingbehälter während der Rotation einschwenken. Bereits aufgrund dieser offenen Struktur ist der erfindungsgemäße Hybridrotor sehr leicht.
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Eine weitere Gewichtseinsparung kann durch geeignete Materialwahl erreicht werden. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, den Hybridrotor aus Kunststoff herzustellen. Besonders bevorzugt wird ein spritzgussfähiger Kunststoff verwendet, der es erlaubt, den Rotor im Spritzgussverfahren herzustellen. Dabei können faserverstärkte Kunststoffe verwendet werden, die die Bruchsicherheit des Rotors erhöhen. Geeignete Kunststoffe sind unter anderem Polyolefine wie insbesondere Polypropylen. Besonders gut gelingt die Herstellung mittels Spritzguss bei einfach gestalteten Rotoren mit glatten und wenig verwinkelten Flächen. Weitere Gewichtseinsparungen sind möglich durch Einplanen zusätzlicher Hohlräume im Rotorgrundkörper, wobei jedoch auf hinreichende Stabilität des bestehen bleibenden Gerüstes zu achten ist.
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Eine Erhöhung der Stabilität des Rotors kann durch Zusammenwirken des Rotors mit den Zentrifugenbehältern erreicht werden. Die Zentrifugenbehälter sind dabei so gestaltet, dass sie zur Stabilisierung des Rotors insbesondere während der Rotation beitragen, indem sie einer Verformung des Rotors entgegenwirken. Wegen der bevorzugten Leichtbauweise des erfindungsgemäßen Rotor kann ist gerade im Bereich des Außenumfangs bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten zu Deformationen kommen. Diese verursachen beispielsweise Unwuchten während der Rotation und können im schlimmsten Fall zum Bruch des Rotors führen. Erfindungsgemäß weisen daher die Zentrifugenbehälter und insbesondere die Festwinkelbehälter Mittel auf, die ein Aufspreizen des Rotors im Bereich seines Außenumfangs verhindern oder zumindest reduzieren. Konkret weist der Zentrifugenbehälter zwei Sicherungsvorsprünge aufweist, die in entsprechende Rücksprünge zu beiden Seiten einer Rotoraufnahme eingreifen und diese hinterschneiden. Zweckmäßig befinden sich die Hinterschnitte im Außenumfangsbereich des Rotors. Die Sicherheitsvorsprünge des Zentrifugenbehälters halten somit die die Aufnahme umgebenden Bereiche des Rotors klammerartig zusammen und verhindern so ein Aufspreizen während des Rotationsbetriebs. Auf diese Weise werden die Lebensdauer und die Sicherheit des Hybridrotors erhöht.
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Wie bereits erwähnt, ist der erfindungsgemäße Rotor bevorzugt derart aufgebaut, dass die Zentrifugenbehälter mit ihren freien Enden über den Außenumfang des Rotors vorstehen. Im Vergleich zu einem die Zentrifugenbehälter geschlossen umgebenden Festwinkelrotor erhöht sich dadurch bei der Rotation der Luftwiderstand. Um dem entgegenzuwirken, weisen die Zentrifugenbehälter und insbesondere die Ausschwingbehälter an ihrem freien Ende – dem Ende, das über den Rotorumfang hinaus vorsteht, Vorrichtungen auf, welche den Luftwiderstand verringern. Insbesondere handelt es sich bei diesen Vorrichtungen um Vorsprünge, die in Rotationsrichtung über den Außenumfang der Zentrifugenbehälter keilartig vorstehen, die Luftströmung teilen und an den Seiten des Zentrifugenbehälters vorbeiführen.
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Die Erfindung erstreckt sich ebenfalls auf einen Festwinkelbehälter zur Verwendung in einem Hybridrotor oder in einem Set, so wie vorstehend beschrieben. Die bisher schon angeführten Merkmale und Vorzüge des Festwinkelbehälters gelten entsprechend. Der erfindungsgemäße Festwinkelbehälter zeichnet sich dadurch aus, dass er einen Ausschwingbehälter umfasst, an dem ein abnehmbarer Adapter angeordnet ist, wobei der Adapter einen Kragen aufweist, der komplementär zu einem Festlager eines Hybridrotors ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann der erfindungsgemäße Festwinkelbehälter durch Abnahme des Adapters in einen Ausschwingbehälter umgebaut oder umgekehrt kann durch Anbringen des Adapters aus einem Ausschwingbehälter ein Festwinkelbehälter gemacht werden. Der Ausschwingbehälter entspricht beispielsweise einem normalen Ausschwingbehälter mit Zapfen zur Anlage am Drehlager des Hybridrotors. Der abnehmbare Adapter weist die zusätzlichen Merkmale des Festwinkelbehälters, allen voran den Kragen, auf, und kann abnehmbar am Ausschwingbehälter befestigt werden. Der Ausschwingbehälter mit montiertem Adapter entspricht einem Festwinkelbehälter, bei dem der Kragen des Adapters am Festlager des Hybridrotors anliegt und ein Ausschwingen des Festwinkelbehälters in der Aufnahme des Hybridrotors verhindert. Durch die Verwendung eines derartigen Festwinkelbehälters müssen nicht für jede Anwendung zwei verschiedene Zentrifugenbehälter angeschafft werden, wodurch die Kosten weiter gesenkt werden können.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Hybridrotor von schräg oben auf die Aufnahmeseite;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschwingbehälters;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Festwinkelbehälters;
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4 einen Hybridrotor im Betrieb mit einer Mischung aus Ausschwing- und Festwinkelbehältern;
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5 einen Hybridrotor im Betrieb mit Ausschwingbehältern;
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6 einen Hybridrotor im Betrieb mit Festwinkelbehältern;
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7 einen Längsschnitt durch einen Ausschwingbehälter im Betrieb mit einem Hybridrotor; und
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8 einen Querschnitt durch einen Festwinkelbehälter im Betrieb mit einem Hybridrotor.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Bauteile. Nicht jedes Bauteil ist in jeder Figur gesondert bezeichnet.
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1 zeigt einen Hybridrotor 1 mit einem Rotorgrundkörper 10. Der Hybridrotor 1 bzw. der Rotorgrundkörper 10 weist eine Aufnahmeseite 16, eine Antriebsseite 17 und eine Seitenfläche 18 auf. Der Hybridrotor 1 kann an einem Antriebskopf einer Antriebswelle eines Zentrifugenmotors (nicht dargestellt) befestigt werden und ist zur Rotation um die Rotationsachse R ausgebildet. Zentrale Elemente des Hybridrotors 1 sind Drehlager 12 mit Vertiefungen 120 und Festlager 13 mit Auflagen 130.
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Pro Aufnahme 11 ist jeweils ein Drehlager 12 vorgesehen, das aus zwei Vertiefungen 120 gebildet ist, die sich einander gegenüberliegend auf beiden Seiten der Einstecköffnungen 110 der Aufnahmen 11 befinden. Die Vertiefungen sind so ausgerichtet, dass die Schwenkachse eines im Drehlager 12 gelagerten Ausschwingbehälters 2 eine Tangente eines Kreises ist, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse R liegt. Darüber hinaus sind die Drehlager 12 derart ausgebildet, dass sie die Ausschwingbehälter 2 in jeder Schwenkposition zwischen der vertikal hängenden Position und der im Wesentlichen horizontalen ausgeschwenkten Position sicher in den Aufnahmen 11 halten. Die Vertiefungen 120 sind zur Aufnahme 11 hin offen ausgebildet, um die seitlichen Zapfen 23 der Ausschwingbehälter 2 aufnehmen zu können. Darüber hinaus sind die Vertiefungen 120 abgerundet ausgebildet, um die Schwenkbewegung der Ausschwingbehälter 2 möglichst gleichmäßig, ruck- und stoßfrei zu führen. So können auch sensible Proben ohne negative Beeinflussung ihrer Qualität zentrifugiert werden.
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Jede Aufnahme 11 weist in den gezeigten Ausführungsformen ein Festlager 13 auf. Das Festlager 13 besitzt eine flächige Auflage 130, die um die Einstecköffnung 110 der Aufnahme 11 herum angeordnet ist und diese vollständig umgibt. Die flächige Auflage 130 ist vorliegend als Vertiefung im Rotorgrundkörper 10 ausgebildet. Sie deckt eine möglichst große und insbesondere ebene Fläche ab. Durch das möglichst große Widerlager für die Festwinkelbehälter 3 werden die von den Behältern auf den Hybridrotor 1 zu übertragenden Kräfte bestmöglich verteilt. Die vertiefte flächige Auflage 130 ist derart ausgebildet, dass ein Kragen 34 (3) eines Festwinkelbehälters 3 eingelegt werden kann. Die flächigen Auflagen 130 fallen schräg von der Aufnahmeseite 16 zur Rotationsachse R und der Antriebsseite 17 hin ab. Eine Reihe von Auflagen 130 liegt ringförmig um die Rotationsachse R herum angeordnet nebeneinander, so dass kein Zwischenraum zwischen den Auflagen 130 frei bleibt. Um die Oberfläche der Aufnahmeseite 16 des Hybridrotors 1 möglichst gut auszunutzen, sind die Auflagen 130 trapezförmig ausgebildet.
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Die Drehlager 12 mit ihren Vertiefungen 120 sind im Bereich der Festlager 13 und deren flächiger Auflage 130 ausgebildet. Die Ränder einer Vertiefung 120 sind somit unmittelbar einerseits von der Einstecköffnung 110 der zugehörigen Aufnahme 11 und andererseits von der flächigen Auflage 130 des Festlagers 13 umgeben. In Einsteckrichtung der Zentrifugenbehälter 2, 3 in die Aufnahmen 11 liegen die Drehlager 12 also hinter den Festlagern 13.
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2 zeigt einen Ausschwingbehälter 2. Der Ausschwingbehälter 2 umfasst einen Grundkörper 21 und eine Öffnung 20, durch die ein Probengefäß (nicht dargestellt) in den Ausschwingbehälter 2 eingeführt werden kann. Am der Öffnung 20 gegenüberliegenden Ende weist der Ausschwingbehälter 2 einen Gefäßboden 22 auf. Zur Lagerung im Drehlager 12 umfasst er weiterhin zwei Zapfen 23, die komplementär zu den Vertiefungen 120 des Drehlagers 12 ausgebildet sind. Die Zapfen 23 des Ausschwingbehälters 2 besitzen in der gezeigten Ausführungsform eine Speichenradstruktur, die zum einen für hohe Stabilität und zum anderen für geringen Materialverbrauch, geringes Gewicht und eine kostengünstige Herstellung sorgt. Mit den Zapfen 23 kann der Ausschwingbehälter 2 in die Vertiefungen 120 eines der Drehlager 12 eingehängt werden. Bei Stillstand des Hybridrotors 1 hängen die Ausschwingbehälter 2 mit ihrer Längsachse 25 im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse R in den Aufnahmen 11. Wird der Hybridrotor 1 in Rotation versetzt, so schwingen die Ausschwingbehälter 2 in eine im Wesentlichen horizontale Position aus, wie beispielsweise in den 4 und 5 gezeigt. Die Öffnungen 19 in der Seitenwand 18 könnten jedoch auch kürzer gemacht werden, womit sich der Ausschwingwinkel α auf weniger als 90° verringern würde.
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Ein erfindungsgemäßer Festwinkelbehälter 3 wird in 3 dargestellt. Der Festwinkelbehälter 3 umfasst einen Grundkörper 31 mit einem Gefäßboden 32 und dem Gefäßboden gegenüberliegend eine Öffnung 30, durch die hindurch Probengefäße (nicht dargestellt) in den Festwinkelbehälter 3 eingeführt werden können. Darüber hinaus umfasst der Festwinkelbehälter 3 einen Kragen 34, mit dem er, in einer Aufnahme 11 aufgenommen, am Festlager 13 des Hybridrotors 1 anliegt. Der Kragen 34 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Platte ausgeführt, die trapezförmig und senkrecht zur Längsachse 36 des Festwinkelbehälters 3 angeordnet ist. Der Kragen 34 umgibt die Öffnung 30 in Radialrichtung von der Längsachse 36 des Festwinkelbehälters 3 aus gesehen vollständig. Bei in die Aufnahme 11 eingestecktem Festwinkelbehälter 3 verhindert der Kragen 34 ein Kippen bzw. Ausschwingen des Festwinkelbehälters 3, so dass der Festwinkel β sich während des gesamten Zentrifugenlaufs im Wesentlichen nicht ändert. Darüber hinaus weist der Festwinkelbehälter 3 Zapfen 33 auf, die, analog zu den Zapfen 23 des Ausschwingbehälters 2, komplementär zum Drehlager 12 des Hybridrotors 1 ausgebildet sind. Wird der Festwinkelbehälter 3 in die Aufnahme 11 des Hybridrotors 1 eingesteckt, so füllen die Zapfen 33 die Vertiefungen 120 des Drehlagers 12 vollständig aus. Die Zapfen 33 des Festwinkelbehälters 3 müssen dabei nicht vollständig den Zapfen 23 des Ausschwingbehälters 2 entsprechen, sondern es genügt, wenn die Zapfen 33 des Festwinkelbehälters 3 lediglich die Vertiefungen 120 des Drehlagers 12 vollständig ausfüllen und nicht über die Vertiefungen 120 des Drehlagers 12 überstehen. Durch die Zapfen 33 können Kräfte, die während des Zentrifugenlaufs auf den Festwinkelbehälter 3 einwirken, auch an der Position des Drehlagers 12 auf den Hybridrotor 1 übertragen werden.
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Aus dem in 3 gezeigten Festwinkelbehälter 3 kann ein Ausschwingbehälter erzeugt werden, wenn der den Kragen 34 umfassende obere Bereich als abnehmbarer Adapter 37 ausgebildet ist. Der Adapter kann auf jede geeignete Art und Weise lösbar mit dem Ausschwingbehälter verbunden werden, beispielsweise durch Rast-, Steck- oder Bajonettverbindungen. Der in 3 gezeigte Festwinkelbehälter 3 kann also durch Abnahme des Adapters 37 in einen Ausschwingbehälter 2 ähnlich dem in 2 umgebaut werden. Der Kragen 34 des Adapters 37 entspricht dem Kragen 34 des zuvor beschriebenen einteiligen Festwinkelbehälters 3. Durch die Verwendung eines derartigen Adapters müssen nicht zwei verschiedene Zentrifugengefäße 2, 3 angeschafft werden, um den Hybridrotor 1 sowohl in Ausschwinganwendungen als auch in Festwinkelanwendungen verwenden zu können. Die Verwendung des Adapters 37 beziehungsweise des Festwinkelbehälters 3 mit dem Adapter 37 senkt somit die Anschaffungskosten für den Kunden und die Herstellungskosten für die unterschiedlichen Zentrifugenbehälter 2, 3.
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Der Hybridrotor 1, die Ausschwingbehälter 2 und die Festwinkelbehälter 3 sind bevorzugt aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Als besonders geeignet hat sich beispielsweise Polypropylen als Werkstoff herausgestellt. Bevorzugt wird insbesondere für den Rotor ein faserverstärkter Kunststoff wie mit Glasfasern und/oder Kohlefasern verstärktes Polypropylen eingesetzt werden. Derartige Materialien sind besonders beständig und lassen sich einfach und zuverlässig reinigen. Darüber hinaus sind sie sehr leicht, wodurch die Zentrifuge einen geringen Energieverbrauch beim Beschleunigen und Abbremsen aufweist. Die geringere Rotationsenergie verringert den Sicherheitsaufwand beim Bau der Zentrifuge, die den Hybridrotor verwenden soll, da im Notfall bei einem Zerbersten des Hybridrotors 1 weniger Rotationsenergie abgebremst werden muss. Die Sicherheit der Zentrifuge ist insgesamt erhöht. Die Herstellung im Spritzgussverfahren ist darüber hinaus besonders einfach und erlaubt auch größere Stückzahlen kostengünstig zu fertigen.
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Wie beispielsweise aus den 1 und 4 bis 6 hervorgeht, umfasst die Aufnahmeseite 16 des Hybridrotors 1 Aufnahmen 11, in die von der Aufnahmeseite 16 kommend Zentrifugenbehälter 2, 3, sprich Ausschwingbehälter 2 und Festwinkelbehälter 3, über die Einstecköffnung 110 eingesteckt werden können. Zur Lagerung von Ausschwingbehältern 2 am Hybridrotor 1 sind Drehlager 12 mit Vertiefungen 120 vorgesehen. Darüber hinaus weist der Hybridrotor 1 in jeder Aufnahme 11 zusätzlich auch Festlager 13 mit flächigen Auflagen 130 zur Aufnahme von Festwinkelbehältern 3 auf. Das Zusammenspiel des Hybridrotors 1 mit Ausschwingbehältern 2 und/oder Festwinkelbehältern 3 in einem Set 4 geht insbesondere aus den 4, 5 und 6 hervor. Wie aus den Figuren ersichtlich, kann der Hybridrotor 1 sowohl ausschließlich mit Ausschwingbehältern 2 (5), ausschließlich mit Festwinkelbehältern 3 (5) als auch im Mischbetrieb (4) betrieben werden. Die Figuren zeigen die Ausschwingbehälter 2 stets in der ausgeschwungenen, hier im Wesentlichen horizontalen Position. Die Zapfen 23, mit denen die Ausschwingbehälter 2 in den Vertiefungen 120 der Drehlager 12 drehbar gelagert sind, bilden mit diesen ein Drehgelenk 40. Das Drehgelenk 40 ermöglicht ein gleichmäßiges und ruckfreies Ausschwingen der Ausschwingbehälter 2 innerhalb der Aufnahme 11.
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Wie insbesondere aus den 5 und 7 hervorgeht, schwenken die Ausschwingbehälter 2 in einen Ausschwingwinkel α zwischen ihrer Längsachse 25 und einer Parallelen P zur Rotationsachse R aus. Der Ausschwingwinkel α ist kleiner oder gleich 90°. Neben dem Drehgelenk 40 haben die Ausschwingbehälter 2 dabei zumindest in der ausgeschwenkten Position einen zusätzlichen Kontakt am Hybridrotor 1 und werden von diesem stabilisiert. 7 zeigt einen vertikalen Längsschnitt entlang der Längsachse 25 des Ausschwingbehälters 2 in ausgeschwenkter Position, wobei auch die geschnittenen Anteile des Hybridrotors 1 gezeigt sind. Wie aus 7 hervorgeht, umfasst der Hybridrotor 1 einen Anschlag 15, an dem der Ausschwingbehälter in ausgeschwenkter Position während des Betriebs des Hybridrotors 1 in einer Zentrifuge anliegt. Die Position des Anschlags 15 bestimmt somit maßgeblich den Ausschwingwinkel α. Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Anschlag 15 derart ausgebildet, dass der Ausschwingwinkel α kleiner als 90° ist. Bevorzugt liegt der Ausschwingwinkel α zwischen 85° und kleiner 90°, besonders bevorzugt beträgt er 88°. In diesen Bereichen liegt der Ausschwingbehälter 2 derart am Anschlag 15 des Hybridrotors 1 an, dass ein Teil der auf den Ausschwingbehälter 2 wirkenden Zentrifugalkraft über den Anschlag 15 in den Hybridrotor 1 eingetragen werden kann, wodurch das Drehgelenk 40 beziehungsweise dessen Anteile, die Zapfen 23 und das Drehlager 12, entlastet werden kann. Durch die Entlastung des Drehgelenks 40 wird dessen Lebensdauer verlängert.
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Darüber hinaus weist der Ausschwingbehälter 2 Finnen 24 auf. Die Finnen 24 liegen auf denselben Seiten des Ausschwingbehälters 2 wie die Zapfen 23. Die Finnen 24 sind also in Rotationsrichtung des Hybridrotors 1 und auch der Ausschwingbehälter 2 an diesen angeordnet. Sie haben eine von der Längsachse 25 gesehen radial nach außen hin spitz zulaufende Form und erstrecken sich vom Gefäßboden 22 aus parallel zur Längsachse 25 über denjenigen Bereich des Ausschwingbehälters 2, der während eines Zentrifugenlaufs nicht innerhalb des Hybridrotors 1 liegt. Alles in allem erstrecken sich die Finnen 24 wenigstens über ein Drittel und bevorzugt über die Hälfte der Längserstreckung des Ausschwingbehälters 2. Sie dienen dazu, den Ausschwingbehälter 2 aerodynamischer zu machen. Durch den Einsatz der Finnen 24 sinkt die Reibleistung des Behälters beim Betrieb der Zentrifuge um ca. 20%, wodurch auch eine geringere Motorleistung notwendig ist und ebenfalls entstehende Luftgeräusche abnehmen. Auch wenn die Finnen 24 seitlich über die Breite der Öffnungen 110 und 19 vorstehen, können die Ausschwingbehälter leicht in die Aufnahmen 11 eingesetzt und aus diesen entnommen werden, indem die Behälter dabei gedreht werden, sodass die Finnen ungefähr nach oben und unten stehen, während sie sich im Bereich innerhalb des Rotors befinden. Im gezeigten Beispiel weisen nur die Ausschwingbehälter Finnen auf, jedoch können diese auch an den Festwinkelbehältern vorgesehen sein.
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Wie insbesondere aus den 4 und 6 hervorgeht, werden die Festwinkelbehälter 3 derart in den Aufnahmen 11 gelagert, dass ihr Kragen 34 (3) am Festlager 13 auf der flächigen Auflage 130 anliegt. In dieser Position schließt die Längsachse 36 des Festwinkelbehälters 3 mit der Parallelen P zur Rotationsachse R einen Festwinkel β ein. Dieser Festwinkel β ändert sich im Wesentlichen während des gesamten Zentrifugenlaufes nicht, sondern bleibt konstant, da der Kragen 34 ein Ausschwingen der Festwinkelbehälter 3 in den Aufnahmen 11 verhindert.
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Der Festwinkelbehälter 3 weist darüber hinaus Sicherungsvorsprünge 35 auf, deren Funktion in 8 näher erläutert wird. 8 zeigt einen Blick auf die Seitenfläche 18 eines Hybridrotors 1 im Betrieb mit einem Festwinkelbehälter 3, der hier im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse 36 dargestellt ist. An den Rändern der Aufnahme 11 befinden sich auf der Antriebsseite 17 des Hybridrotors 1 beidseitig Hinterschnitte 14. Diese Hinterschnitte 14 sind derart komplementär zu den Sicherungsvorsprüngen 35 des Festwinkelbehälters 3 ausgebildet, dass die Sicherungsvorsprünge 35 in den Hinterschnitt 14 eingreifen, wenn der Festwinkelbehälter 3 am Hybridrotor 1 gelagert ist. Durch diesen Eingriff wirkt der Festwinkelbehälter 3 durch Zusammenwirken der schrägen Flächen wie eine Klammer auf die Öffnungsränder des Rotors und wirkt einem Auseinanderspreizen des Hybridrotors 1 an der Aufnahme 11 entgegen. Die Kraft, die gegen ein Aufspreizen des Hybridrotors 1 an der Aufnahme 11 wirkt, nimmt dabei mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit des Hybridrotors 1 zu. Auch diese Maßnahme erhöht die Lebensdauer des Hybridrotors 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011050836 A1 [0005]
- DE 102004062231 A1 [0005]
