DE102015118600A1

DE102015118600A1 - Schwenkrotor für eine Zentrifuge und Zentrifuge

Info

Publication number: DE102015118600A1
Application number: DE102015118600.4A
Authority: DE
Inventors: Jun Sato; Kenichi Nemoto
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-05-04
Also published as: US20160121342A1; CN105562219B; JP2016087483A; US9731301B2; JP6435778B2; CN105562219A

Abstract

Bereitgestellt wird ein Schwenkrotor für eine Zentrifuge (1). Die Zentrifuge (1) enthält einen Schwenkrotorkörper (20), der eine Mehrzahl von Haltestiften (26) und eine Mehrzahl von durch die Haltestifte (26) in schwenkbarer Weise gehaltenen Wannen (40) einschließt. Auf dem Rotorkörper (20) ist ein Verbindungsteil (25) so gebildet, dass er zwei Zweigarme (24) verbindet, die von einem Armteil (23) an einer äußeren Umfangsseite abzweigen. Ein dickenreduziertes Teil (27), welches in gleicher Richtung wie die Antriebswelle hindurchgeht, ist in einem von den beiden Zweigarmen (24) umgebenen Gebiet auf einer inneren Umfangsseite des Verbindungsteils (25) gebildet. Da die Zweigarme (24) sich gemäß einem gewissen Betrag verformen, kann eine partielle Konzentration der Spannung, die auf die Haltestifte (26) infolge einer Zentrifugal-Last einwirkt, vermindert werden. Folglich kann die Lebensdauer der Zentrifuge (1) verbessert und der Zentrifugen-Separations-Betrieb stabilisiert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkrotor-Zentrifuge (einen Zentrifugen-Separator), die in den Gebieten der Medizin, Pharmazie, Gentechnik, Biotechnologie usw. zum Separieren einer Probe genutzt wird, und sie bezieht sich besonders auf eine Verbesserung in der Gestalt eines Schwenkrotors, der schwenkbare Becher bzw. Wannen hält.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Zentrifugen-Separator ist ein Gerät, welches einen Rotor einschließt, der zur Aufnahme einer Mehrzahl von Probenbehältern mit darin eingefüllten Proben in der Lage ist, und eine Antriebseinrichtung, wie einen Motor, die den Rotor drehend antreibt und den Rotor in einer Rotorkammer in Drehung versetzt, um eine Zentrifugalkraft anzuwenden, so dass die Proben zentrifugal separiert werden. Ein Schwenkrotor für eine Zentrifuge ist ein Gerät zum Drehen von Bechern bzw. Wannen, die einfache Behälter aufnehmen, die einen Bodenteil haben und in die Proben eingefüllt sind, in einem Zustand des Haltens der Wannen schwenkbar bezüglich des Schwenkrotorkörpers. Eine Zentrifugen-Last der Wanne ist durch einen Satz von Haltestiften (konvexen Teilen) gehalten, die auf gegenüberliegenden Oberflächen von Armen des Schwenkrotorkörpers angeordnet sind. Konkave Teile sind auf zwei Seitenflächen der Wanne so gebildet, dass sie mit den zylindrischen Oberflächen auf der äußeren Umfangsseite der Haltestifte des Schwenkrotorkörpers in Eingriff kommen bzw. sind, und die konkaven Teile hängen von der Oberseite der Haltestifte nach unten und werden durch die Haltestifte in gleitbarer Weise gehalten. Eine Lücke bzw. ein Spalt, die/der das Gleiten nicht stört, existiert zwischen den vorderen Endflächen der Haltestifte und den gegenüberliegenden Oberflächen der konkaven Teile der Wannen (orthogonale Ebene). In Hinsicht auf die Positionsbeziehung sind die Mittenachse der Wanne und die Antriebsachse des Motors zueinander parallel (Schwenkwinkel θ = 0 Grad), wenn der Motor stationär ist. Wenn jedoch die Rotationsgeschwindigkeit des Motors ansteigt, schwenkt die Wanne infolge der Zentrifugalkraft. Die Wanne schwenkt um die Schwenkachse, so dass θ > 0 Grad wird, und nimmt dann einen im Wesentlichen horizontalen Zustand (θ ≈ 90 Grad) ein, wenn eine Rotationsgeschwindigkeit erreicht ist, die zur Erzeugung einer Zentrifugalkraft ausreichend ist, welche die Wanne in eine horizontale Lage versetzt. Danach endet der Vorgang der Zentrifugen-Separation, und der Schwenkwinkel θ fällt ab, wenn die Rotationsgeschwindigkeit absinkt, und wird 0 Grad (θ = 0 Grad), wenn die Rotation des Motors stoppt. Somit ändert sich der relative Winkel zwischen der Mittenachse der Wanne und der Antriebswelle des Schwenkrotors gemäß der Zentrifugalkraft während des Zentrifugierens.
Die Last der Wanne, der Probe und des Probenbehälters während des Zentrifugierens wird durch die konvexen Teile (Haltestifte) gehalten, die so angeordnet sind, dass sie einander am Schwenkrotorkörper gegenüberliegen. Wenn der Schwenkrotorkörper bei hoher Geschwindigkeit rotiert, werden die Haltestifte durch die Zentrifugalkraft geringförmig deformiert, die sie von der Wanne erfahren, und besondere Spannung wird nahe der Basen der konvexen Teile konzentriert. Aus diesem Grund wurden verschiedene Maßnahmen in Betracht gezogen, um zu verhindern, dass sich die Spannung auf einen besonderen Abschnitt der Haltestifte konzentriert. Beispielsweise gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2012-101203 hat der Haltestift 25 eine Gestalt, die nach unten verschmälert ist, um den Außendurchmesser auf der Armseite zu verringern, und der Durchmesser der Gleitfläche im Kontakt mit dem Stiftaufnahmeteil der Wanne ist vergrößert, und eine verschmälerte Gestalt ist auf der vorderen Endfläche der Gleitfläche ausgebildet, um zu verhindern, dass die durch die Haltestifte empfangene Spannung sich in einem speziellen Abschnitt konzentriert, während die Kontaktfläche zwischen der Wanne und den Haltestiften auf einem bestimmten Niveau gehalten wird.
[Literatur zum Stand der Technik]
[Patentliteratur]

Patentliteratur 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-101203

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zu lösendes Problem
Im Rotor ist ein Paar von gegenüberliegenden konvexen Teilen (Haltestiften) so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, um die Wanne in einer schwenkbaren Weise zu haltern, und konkave Teile sind an den Seitenflächen der Wanne so gebildet, dass sie mit den zylindrischen Oberflächen der konvexen Teile im Eingriff stehen. Die konkaven Teile der Wanne schwenken bezüglich der konvexen Teile, um die Wanne in die Horizontale zu schwenken. Ein Verstärkungsteil ist um den konkaven Teil der Wanne angeordnet, und durch Verbesserung der Gestalt nahe der konvexen Teile und der Gleitfläche auf der Seite des Rotorkörpers hat es in den letzten Jahren die Tendenz gegeben, dass das Fassungsvermögen der Wanne erhöht wird, um eine große Probenmenge gleichzeitig zu verarbeiten. Unter diesen Umständen steigt die in der Wanne enthaltene Probenmenge an, und entsprechend wächst auch die Größe der Wanne an, was unvermeidlich das Gewicht erhöht. Wenn sich das Gewicht erhöht, wird sich auch die auf den Haltestift wirkende Zentrifugal-Last erhöhen, und es wird eine größere Spannungskonzentration als vorher nahe der Basis des konvexen Teils des Haltestifts des Rotorkörpers geben, und diese wird den Deformationsbetrag erhöhen. Traditionell wurden Verbesserungen in der Gestalt des Haltestifts oder des Krümmungsradius der Verbindung zwischen dem Haltestift und dem Arm vorgenommen, um eine Deformation des konvexen Teils des Rotors zu unterdrücken und so die Spannung zu reduzieren. Im Falle einer weiteren Erhöhung der Größe der Wanne tritt jedoch das folgende Problem auf. Infolge der Erhöhung der Zentrifugal-Last kann der herkömmliche Verstärkungsteil nicht mit der Spannung mithalten. Es ist denkbar, eine Aluminiumlegierung oder Edelstahl zu benutzen, welche als Material des Rotors oder der Wanne weit verbreitet sind, oder eine Titanlegierung, die ein leichtes und hochfestes Material ist. Jedoch werden, weil eine Titanlegierung teuer und schwer zu bearbeiten ist, die Herstellungskosten signifikant ansteigen. Unter Betrachtung des Entwurfs der Befestigungsstruktur des Haltestifts sowie einer Modifizierung der Gestalt der Armseite, die den Haltestift fixiert, haben die Erfinder die Erfindung gemacht.
Im Hinblick auf Obiges, stellt die Erfindung eine Zentrifuge und einen Schwenkrotor für die Zentrifuge zur Verringerung der Spannungskonzentration nahe der Basis des konvexen Haltestifts bereit, was es ermöglicht, das Fassungsvermögen der Wanne zu erhöhen, die angebracht werden kann, und eine Verringerung der Lebensdauer des Schwenkrotorkörpers zu verhindern.
Die Erfindung stellt weiterhin eine Zentrifuge und einen Schwenkrotor für die Zentrifuge bereit, um die Lücke bzw. den Spalt zwischen dem konvexen (zylindrischen) Haltestift und der Wanne während des Zentrifugen-Separations-Betriebs so gleichmäßig wie möglich zu halten und unnötige Schwingung von der Probe fernzuhalten, um den Zentrifugen-Separations-Betrieb zu stabilisieren.
Lösung des Problems
Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält eine Zentrifuge eine durch eine Antriebseinrichtung in Drehung versetzte Antriebswelle, einen auf der Antriebswelle installierten Schwenkrotorkörper, eine Mehrzahl von auf dem Rotorkörper angeordneten Haltestiften und eine Mehrzahl von Wannen, die an den Haltestiften in schwenkbarer Weise hängen. Der Rotorkörper enthält eine Mehrzahl von Armteilen, die sich in radiale Richtung von einem Rotationszentrum nach auswärts erstrecken, und eine Mehrzahl von Zweigarmen, die an einem Vorderende jedes der Armteile an einer äußeren Umfangsseite abzweigen, um durch einen vorbestimmten Winkel beabstandet zu sein. Die Haltestifte sind an den Zweigarmen fixiert, und ein Verbindungsteil ist so konfiguriert, dass es zwei der Zweigarme verbindet, die von den Armteilen an der äußeren Umfangsseite abzweigen. Ein dickenreduziertes Teil, welches in die gleiche Richtung wie die Drehachse des Rotorkörpers hindurchgeht, ist in einem von den beiden Zweigarmen umgebenen Gebiet auf einer inneren Umfangsseite des Verbindungsteils konfiguriert. Die Haltestifte sind Fortsätze, die integral mit dem Rotorkörper gebildet sind und von denen jeder eine zylindrische Oberfläche hat, und Grenzabschnitte zwischen den Zweigarmen und den Haltestiften sind durch die gekrümmten Oberflächen verbunden. Somit ist das dickenreduzierte Teil angeordnet, wobei die äußere Umfangsseite des Zweigarms durch einen Bogenabschnitt oder einen Bogen gehalten ist. Hierdurch verformt sich der Zweigarm in einem Zustand im Wesentlichen senkrecht zum Haltestift, so dass die Spannungskonzentrationen nahe der Basis des konvexen Teils des Haltestifts vermindert werden kann.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Raum (Wannenaufnahmeraum) zwischen einem Satz von Haltestiften, die auf den Zweigarmen gebildet sind, die sich von zwei benachbarten Armteilen der Armteile erstrecken, um der gehaltenen Wanne gegenüberzuliegen, eine offene Struktur, ohne das Verbindungsteil auf der äußeren Umfangsseite. Das Verbindungsteil hat eine zylindrische oder prismatische Gestalt, die gekrümmt oder gerade ist, und es ist so angeordnet, dass eine Längsachse des Verbindungsteils auf einer Außenseite der radialen Richtung bezüglich eines Schnittpunktes einer Mittenachse eines der Haltestifte und einem der Zweigarme angeordnet ist, die mit einem der Haltestifte verbunden sind. In diesem Fall hat der dickenreduzierte Teil eine Gestalt ähnlich einer äußeren Kantengestalt der Zweigarme und des Verbindungsteils, von oben gesehen, oder er hat eine Gestalt, beispielsweise die eines Kreises oder umgekehrten Dreiecks, welche nicht ähnlich der äußeren Kantenform ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Umfangsdicke des Zweigarms kleiner als eine radiale Dicke des Verbindungsteils ist. Außerdem ist ein minimaler Abstand r₂ von einem Rotationszentrum des Rotorkörpers zum Verbindungsteil gleich oder größer als ein minimaler Abstand r₁ zwischen dem Rotationszentrum des Rotorkörpers und der zylindrischen Oberfläche jedes der Haltestifte. Mit einer solchen Konfiguration kann, wenn die Dicke des Bogenabschnitts oder des Bogens vergrößert wird und die Dicke des Zweigarms am Vorderende des Armteils verringert wird, eine übermäßige Deformation des Zweigarms verhindert werden.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird es durch Bilden eines im Wesentlichen dreieckigen, kreisförmigen oder im Wesentlichen umgekehrt dreieckigen dickenreduzierten Teils in dem im Wesentlichen fächerförmigen oder im Wesentlichen dreieckigen Wannenhalteteil, welches am Vorderende des Armteils des Motors ausgebildet ist, ermöglicht, dass der Zweigarm sich unabhängig verformt. Folglich kann die aus der Zentrifugal-Last, die auf das Verbindungsteil des Haltestifts einwirkt, herrührende Deformation vermindert werden, um die nahe der Basis des Haltestiftes konzentrierte Spannung zu reduzieren. Weiterhin kann die Lebensdauer des Schwenkrotorkörpers, die sich infolge der Spannungskonzentration verringern kann, verbessert werden, und es kann eine hochgradig sichere Zentrifuge bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Frontansicht der Zentrifuge gemäß der Erfindung und zeigt die Hauptabschnitte im Querschnitt.
2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Rotoranordnung 2 der Zentrifuge 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Untersicht des Rotorkörpers 20 und der Wannen 40 der Zentrifuge 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine perspektivische Ansicht der Wanne 40 nach 1.
5 ist eine transversale Querschnittsansicht des Rotors der Zentrifuge 1 gemäß einer Hochgeschwindigkeits-Rotation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine partielle Draufsicht des Wannenhalteteils des Rotors 20 in einer Ausführungsform der Erfindung, in der die gepunkteten Linien den Deformationszustand im Zentrifugen-Separations-Betrieb unter Hervorhebung darstellen.
7 ist eine Pfeil-Ansicht von der Richtung A des Rotorkörpers 20 in einer Ausführungsform der Erfindung.
8(1), 8(2) und 8(3) sind partielle Draufsichten des Wannenhalteteils des Rotorkörpers in der zweiten bis vierten Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine partielle Draufsicht des Wannenhalteteils des Rotorkörpers 120 in der herkömmlichen Zentrifuge, in der die gepunkteten Linien den Deformationszustand im Zentrifugen-Separations-Betrieb überhöht kennzeichnen.
10 ist eine partielle Draufsicht des Wannenhalteteils des Rotorkörpers 220 in einer weiteren herkömmlichen Zentrifuge.
11 ist eine Pfeil-Ansicht aus der Richtung B des Rotorkörpers der 10.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In den Figuren unten sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und wiederholte Beschreibungen werden vermieden. Darüber hinaus beziehen sich in dieser Beschreibung Begriffe wie Vorder-, Hinter-, links, rechts, oben, unten, innere Umfangsseite und äußere Umfangsseite auf die in den Figuren bezeichneten Richtungen. Die hierin erwähnten numerischen Werte decken auch Fälle mit im Wesentlichen den gleichen Werten ab. Außerdem kann, wo eine Positionsbeziehung, wie etwa parallel, rechtwinklig, planar und gegenüberliegend erwähnt ist, diese sich nicht nur auf eine vollständig parallele, vollständig rechtwinklige, vollständig ebene und vollständig gegenüberliegende Zuordnung beziehen, sondern auch auf eine im Wesentlichen parallele, im Wesentlichen rechtwinklige, im Wesentlichen ebene und im Wesentlichen gegenüberliegende Zuordnung.
1 ist eine Längsschnittdarstellung einer Zentrifuge 1 der Erfindung. Die Zentrifuge schließt ein kastenförmiges Gehäuse 11 ein und ist durch eine Teilungsplatte 12 nahe einem vertikalen Zentrum des Inneren des Gehäuses 11 in einen oberen Raum und einen unteren Raum unterteilt. Eine im Wesentlichen zylindrische Schale 4 mit einer offenen Oberseite ist im oberen Raum der Teilungsplatte 12 untergebracht, und eine Schutzwand 6 ist auf der äußeren Umfangsseite der Schale 4 angeordnet. Die Oberseite der Schale 4 ist durch eine offenbare Tür 14 verschlossen, wodurch eine Rotorkammer 3 gebildet ist. Ein Kühlrohr 16 ist um die Schale 4 gewickelt, und das Innere der Rotorkammer 3 wird durch eine (nicht gezeigte) Kühleinrichtung bei einer gewünschten Temperatur gehalten. Eine Rotoranordnung 2 ist in der Rotorkammer 3 installiert. Die Rotoranordnung 2 ist eine Anordnung eines Schwenkrotors und einer diesen aufnehmenden Abdeckung, die den Schwenkrotor aufnimmt. Bei dieser Ausführungsform rotiert der Schwenkrotor in einem Zustand, wo der Schwenkrotor in der Aufnahme-Abdeckung 30 aufgenommen ist. Der Schwenkrotor schließt einen Rotorkörper 20, der auf einer Antriebswelle 7a installiert ist, und eine Mehrzahl von Wannen 40 ein, die schwenkbar bezüglich des Rotorkörpers 20 gehaltert sind. Bei der herkömmlichen Zentrifuge vom Schwenkrotor-Typ wird der Schwenkrotor in einem Zustand ohne die Aufnahme-Abdeckung 30 in Drehung versetzt. Bei der Erfindung kann der Zentrifugations-Betrieb auch ohne Nutzung der Aufnahme-Abdeckung 30 ausgeführt werden. Die Nutzung der Aufnahme-Abdeckung 30 ist nicht notwendig für die Erfindung.
In dem durch die Teilungsplatte 12 im Gehäuse 11 abgetrennten unteren Raum ist ein Motor 7 in einem Gehäuse 8 untergebracht, der als Antriebseinrichtung dient. Das Gehäuse 8 ist zur Teilungsplatte 12 hin an einem Befestigungselement 13 über einen Dämpfungsgummi 9 fixiert. Der Motor 7 ist so angeordnet, dass die Antriebswelle 7a des Motors 7 sich in vertikaler Richtung erstreckt. Die Antriebswelle 7a erstreckt sich von einem Durchgangsloch, welches im Boden der Schale 4 gebildet ist, derart, dass sie in den Innenraum der Rotorkammer 3 reicht. Ein Kranz 7b zur Übertragung eines Drehmoments auf die Antriebswelle 7 ist an einem oberen Endteil der Antriebswelle 7a angebracht, und die Rotoranordnung 2 wird durch den Kranz 7b gehalten. Durch Rotieren der Rotoranordnung 2 mit hoher Geschwindigkeit schwingen oder schwenken die Wannen 20 um die Schwenkachse infolge der Zentrifugalkraft. Es ist möglich, die Rotoranordnung 2 in einem solchen montierten Zustand aus der Rotorkammer 3 nach außen zu entnehmen. Auch in einem Zustand, in dem die Rotoranordnung 2 in die Zentrifuge 1 eingesetzt ist, kann ein Deckel 33 der Aufnahme-Abdeckung 30 zum Entnehmen der Wannen 40 abgenommen werden.
Ein Bedien-Anzeige-Abschnitt 10 ist auf einer geneigten Tafel 15 auf der oberen Rückseite des Gehäuses 11 angeordnet. Der Bedien-Anzeige-Abschnitt 10 ist vorgesehen, um Funktionen eines Eingabeteils und eines Display-Teils zu erfüllen, wobei der Eingabeteil zum Empfang von Eingaben vom Nutzer dient und der Display-Teil Informationen für den Nutzer anzeigt. Der Bedien-Anzeige-Abschnitt 10 kann durch eine Mehrzahl von Knöpfen und ein LED-Display gebildet sein, oder er kann unter Nutzung eines Flüssigkristall-Touchscreens konfiguriert sein. Obgleich in 1 nicht gezeigt, ist ein (nicht dargestellter) Controller zur Ausführung der Gesamtsteuerung der Zentrifuge 1 vorgesehen, wie etwa zur Steuerung von Informationsanzeige an den Bedien-Anzeige-Abschnitt 10 und zum Empfang von Bedieneingaben vom Nutzer, zur Steuerung der Drehung des Motors 7, zur Steuerung der (nicht gezeigten) Kühleinrichtung zur Zuführung eines Kühlmittels in das Kühlrohr 10 usw. Der Controller ist eine elektronische Schaltung, die einen Mikrocomputer, flüchtige und nichtflüchtige Speicher etc. einschließt.
2 ist eine perspektivische Querschnittsdarstellung der Rotoranordnung 2 der Zentrifuge 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Rotoranordnung 2 ist eine Anordnung, die im Inneren der Aufnahme-Abdeckung 30 den Rotorkörper 20 aufnimmt (der Rotorkörper 20 schließt auch eine Kupplung 36 ein, die durch eine Schraube befestigt ist), in die eine Mehrzahl von Wannen 40 eingesetzt ist. Die Aufnahme-Abdeckung 30 schließt eine Außenhaut 31, eine Basis 32 und den Deckel 33 ein. 2 stellt einen Zustand dar, wo die Probenbehälter 50 mit den Wannen 40, gefüllt mit einer Probe 55, angebracht sind. Die Wanne 20 hat eine Innenwandform, die an die Außenform der Probenbehälter 50 angepasst ist, und sie wird durch integrales Formen oder Bearbeiten einer Aluminiumlegierung hergestellt. Die Aufnahme-Abdeckung 30 wird dazu benutzt, einen Anstieg der Temperatur zu verhindern, der aus der Reibungswärme zwischen der Luft und der unebenen Rotoranordnung 2 resultiert, und um Geräusche wie die Windgeräusche bei der Rotation der Rotoranordnung 2 im Zentrifugen-Separations-Betrieb zu reduzieren. Es ist wichtig, dass die Aufnahme-Abdeckung 30 eine hohe thermische Leitfähigkeit und hohe Stabilität hat und geringes Gewicht aufweist. Hier ist die Aufnahme-Abdeckung 30 aus einem Metall, wie einer Aluminiumlegierung, gefertigt. Die Basis 32, die eine ringförmige Gestalt hat, ist auf einem unteren Öffnungsteil der Außenhaut 31 angeordnet. Die Außenhaut 31 und die Basis oder der Sockel 32 bilden einen schalenförmigen Behälter. Ein kreisförmiges Durchgangsloch ist im Zentrum des Sockels 32 gebildet. Die Kupplung 36 ist an der Oberseite des Durchgangslochs zur Fixierung des Rotorkörpers 20 angebracht.
Ein kreisförmiger Öffnungsteil 31a, der größer als der Außendurchmesser des Rotorkörpers 20 ist, ist auf der Oberseite der Außenhaut 31 gebildet. Der kreisförmige Deckel 33 ist auf dem Öffnungsteil 31a der Außenhaut 31 angebracht. Ein Knopf 34 ist in der Mitte des Deckels 33 angebracht, und ein Durchgangsloch ist im Zentrum des Knopfes 34 gebildet. Der obere vordere Endteil einer Verriegelungsschraube 35 kann in das Durchgangsloch eingesetzt sein, um den Öffnungsteil 31a der Außenhaut 31 zu verschließen. Hierdurch ist der Deckel 33 nur auf der Oberseite der Außenhaut 31 platziert. Der Sockel 32 der Außenhaut 31 und die Kupplung 36 können durch eine Schraube fixiert sein, um die Aufnahme-Abdeckung 30 und den Rotorkörper 20 gemeinsam zu bewegen. Nachdem ein Passloch 36a, welches an der Kupplung 36 gebildet ist, auf den Kranz 7b der Zentrifuge 1 (siehe 1) aufgesetzt wurde, wird ein Schraubteil 35a der Verriegelungsschraube 35, die drehbar am Rotorkörper 20 angebracht ist, auf einen auf dem Kranz 7b angeordneten Schraubenteil 36b aufgeschraubt, um so die Rotoranordnung 2 an der Zentrifuge 1 zu befestigen.
Als nächstes wird ein genauer Aufbau des Schwenkrotors (des Rotorkörpers 20 und der Wannen 40) unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist eine Untersicht des Rotorkörpers 20 und der Wannen 40 der Zentrifuge 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung (die Kupplung 36 ist hier nicht gezeigt). Der Rotorkörper 20 enthält eine Nabe 21, Armteile 23 und ein Wannenhalteteil. Die Nabe 21 ist mit einem Durchgangsloch 22 gebildet und hat im Wesentlichen die Außenform eines rechteckigen Parallelepipeds. Die Armteile 23 sind auf der Außenseite der Nabe 21 in radialer Richtung und erstrecken sich in vier Richtungen in Kreuzform, von oben gesehen. Der Wannenhalteteil, dessen Außenform in der Draufsicht im Wesentlichen fächerförmig ist, ist jeweils am vorderen Endabschnitt des Armteils 23 gebildet. Die Nabe 21 ist ein an der Kupplung 36 angeordneter Abschnitt. Wenn die Zahl der angebrachten Wannen 40 vier ist, sind vier Armteile 23 gleich beabstandet mit Winkelabständen von 90 Grad um die Drehachse (das Drehzentrum) der Nabe 21 angeordnet. Der Wannenhalteteil schließt zwei Zweigarme 24 und einen Verbindungsarm 25 ein. Die beiden Zweigarme 24 sind so verbunden, dass sie sich auswärts in einer V-Form in radialer Richtung vom Armteil 23 ausspreizen. Der Verbindungsarm 25 dient als Verbindungsteil, welcher die Enden der benachbarten Zweigarme 24 in einer Bogenform verbindet. Ein dickenreduziertes Teil 27 ist zwischen den beiden Zweigarmen 24 und dem Verbindungsarm 25 gebildet. Der Rotorkörper 20 wird hauptsächlich durch Präzisionsgießen von rostfreiem Gussstahl oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Nur die Abschnitte, die Passgenauigkeit erfordern, werden integral durch spanabhebende Bearbeitung gebildet. Der dickenreduzierte Teil 27 ist ein Öffnungsabschnitt, der in axialer Richtung der Rotationsachse des Rotors durchgeht. Hier ist die äußere Gestalt des dickenreduzierten Teils 27 in Draufsicht ähnlich zur Außenform des im Wesentlichen fächerförmigen Wannenhalteteils (der äußeren Kantenform der beiden Zweigarme 24 und des Verbindungsarms 25) gemacht.
Unter dem Aspekt der Positionsbeziehung der Zweigarme 24 erstrecken sich die Zweigarme 24 in eine Richtung senkrecht zur Drehachse, und die Zweigarme 24, die einander zugewandt sind und die Wanne 40 zwischen sich einschließen, sind parallel zueinander. Die konkaven Teile der Wanne 40 sind an den Haltestiften 26 dieser parallelen Zweigarme 24 aufgehängt, so dass eine Wanne 40 in schwenkbarer Weise gehalten wird. Der Haltestift 26 ist auf jedem der Zweigarme 24, separiert durch den dickenreduzierten Teil 27, gebildet. Der Haltestift 26 hat eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt, um die Wanne 40 zu tragen, und steht in einer konvexen Gestalt zur Seite der Wanne 40 vor. Die Erstreckungsrichtung des Haltestifts 26 (die Achsenrichtung des Haltestifts 26) ist die gleiche wie eine tangentiale Richtung einer Rotationsbahn des Rotorkörpers 20. Ein konkaver Eindruck (orthogonale Ebene 45 usw.) ist an der Wanne 40 gebildet. Außerdem können die Anzahl der Armteile 23, der Abstand (Winkelabstand) der Armteile 23 und der Winkel zwischen zwei Zweigarmen 24 am Vorderende des Armteils 23 auf der äußeren Umfangsseite wie gewünscht gemäß der Anzahl der anzubringenden Wannen 40 eingestellt werden.
4 ist eine perspektivische Darstellung der Wanne 40, die in der Zentrifuge 1 dieser Ausführungsform eingesetzt wird. Die Wanne 40 ist vom Rotorkörper 20 abnehmbar. Durch Bewegen der Wanne 40 nach unten von der Oberseite (Installationsrichtung: Abwärtsrichtung parallel zur Achsenrichtung) kann die Wanne am Rotorkörper 20 angebracht werden. Die Wanne 20 hat auf der Oberseite einen Öffnungsteil 41. Zwei Fortsatzteile 41a sind einander gegenüberliegend auf der Innenseite der Wanne 40 gebildet. Ein Innenraum 48 zur Aufnahme der Probenbehälter 50 ist nach unten vom Öffnungsteil 41 gebildet. Bei dieser Ausführungsform ist der Öffnungsteil 41 der Wanne 40 in einem offenen Zustand. Jedoch kann am Öffnungsteil 41 ein zu öffnender Deckel gebildet sein. Die Wanne 40 wird durch integrales Formen eines Metalls, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt. Die Wanne 40 hat eine Tassenform, die den von oben gesehen im Wesentlichen rechteckigen Öffnungsabschnitt 41 hat. Ein dicker Teil 42, wo die Dicke partiell erhöht ist, ist um den Öffnungsteil 41 gebildet. Die Wanne 40 dieser Ausführungsform hat eine Gestalt, bei der der Innenraum 48 in zwei Teile unterteilt ist.
Ein konkaver Teil ist auf einer Seitenfläche der Längsseite der Wanne 40 gebildet. Der konkave Teil ist zwischen dem dicken Teil 42 und zwei Führungsrippen 43 eingeschlossen, die sich vom dicken Teil 42 nach unten erstrecken. Der konkave Teil ist eine Ausnehmung, wenn von der anderen Seite in Achsenrichtung der Schwenkachse der Wanne aus betrachtet. Eine Breite des konkaven Teils ist geringfügig größer als der Durchmesser des Haltestifts 26, um so den Haltestift 26 zu führen. Ein Hauptzweck der Führungsrippen 43 ist es, eine Führungsfläche 43a zur Führung des Haltestifts 46 zu bilden. Die Bildung der Führungsrippen 43 kann signifikant die Steifigkeit der Wanne 40 erhöhen. Bei dieser Ausführungsform ist eine kontinuierliche Nut 46, die in Seitenansicht eine umgekehrte U-Form hat, in einem Gebiet (hinsichtlich des konkaven Teils einem Bodenteil) senkrecht zur Schwenkachse so gebildet, dass sie der Vorderendseite einer zylindrischen Oberfläche eines Stiftaufnahmeteils 44 gegenüberliegt. Die orthogonale Ebene 45, die ein ebener Flächenabschnitt senkrecht zur Schwenkachse ist, ist auf dem Innenseitenabschnitt der Nut 46 mit umgekehrter U-Form gebildet.
5 ist eine transversale Querschnittsansicht des Rotors der Zentrifuge 1 während einer Hochgeschwindigkeitsrotation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieser Querschnitt ist längs einer Ebene genommen, die durch die Mittenachse (Schwenkachse) des Haltestifts 26 und die Mittenachse der Wanne 40 hindurchgeht, wenn die Wanne 40 während der Hochgeschwindigkeits-Rotation des Rotorkörpers 20 horizontal geschwenkt ist. Die Wanne 40 ist schwenkbar gehaltert, während sie längs des Stiftaufnahmeteils 44 des Haltestifts 26 gleitet. Der Stiftaufnahmeteil 44 ist in Kontakt mit der zylindrischen Oberfläche 26b des Haltestifts 26, so dass die Zentrifugal-Last der Wanne 40 unterstützt wird. Außerdem ist eine plattenförmige Wannen-Unterteilungsplatte 41b von der oberen Seite zu dem unteren Ende der Schwenkachse der Wanne 40 angeordnet, und die Steifigkeit der Wanne 40 wird vergrößert. Momentan wird eine starke Kraft an den Haltestift 26 zur äußeren Umfangsseite hin angelegt. In einem Abschnitt benachbart zur Kontaktfläche des Halteschlitzes 26 und der Wanne 40 ist die Nut 46 gebildet. Die Nut 46 ist auf der Wanne 40 gebildet und zur axial zentralen Seite der Schwenkachse der Kontaktfläche (Hälfte einer zylindrischen Form) hin ausgenommen. Die orthogonale Ebene 45 der Wanne 40 ist dem Haltestift 26 mit einem kleinen Abstand dazwischen in der Schwenkachse des Haltestifts 26 zugewandt oder ist in Kontakt mit dem Haltestift 26.
Als nächstes, bevor der Rotorkörper 20 der Zentrifuge 1 dieser Ausführungsform beschrieben wird, werden die Formen der herkömmlichen Rotorkörper unter Bezugnahme auf 9 bis 11 beschrieben, um diese Ausführungsform deutlicher verständlich zu machen. 9 ist eine Draufsicht des (nur der Hälfte des) Rotorkörpers 120 der herkömmlichen Zentrifuge, in der die durchgezogenen Linien den Zustand bezeichnen, wo die Rotation des Rotors stoppt, und die gepunkteten Linien des Deformationszustand im Zentrifugen-Separations-Betrieb bezeichnen. Der herkömmliche Rotorkörper 120 enthält einen Armteil 123 und zwei Zweigarme 124, wobei der Armteil 123 sich in einer Querschnittsgestalt in radialer Richtung einer Nabe 121 nach außen erstreckt und die beiden Zweigarme 124 sich in einer V-Gestalt jeweils vom vorderen Endabschnitt des Armteils 123 aus erstrecken. Ein Haltestift 126 ist am Zweigarm 124 gebildet. Hier enthält der Wannenhalteteil nur zwei gerade Linien (Zweigarme 124) und den Haltestift 126. In diesem Fall, wenn der Haltestift 126 durch die Zentrifugal-Last F der Wanne 40 und die Probe deformiert wird, verformt sich der Zweigarm 124 gemäß der Stärke dieses Teils.
Die Haltestifte 126, die sich koaxial erstrecken, sind jeweils auf dem Zweigarm 124 gebildet, der durch den Pfeil b bezeichnet ist, bzw. dem Zweigarm 124, diesem gegenüber, der durch den Pfeil c bezeichnet ist. Ein Abstand D zwischen diesem Satz von Haltestiften 126 ist entsprechend der Größe der anzubringenden Wanne 40 eingestellt. Der Raum (Wannenaufnahmeraum) zwischen dem Haltestift 126 auf der Seite des Pfeils b und dem Haltestift 126 auf der Seite des Pfeils c ist eine offene Struktur, die kein Verbindungsteil auf der äußeren Umfangsseite hat. Im Rotorkörper 120 mit dieser Konfiguration wird, wenn der Rotor mit hoher Geschwindigkeit dreht und die Wanne 40 schwenkt, die Zentrifugal-Last F auf die Haltestifte 126 zur äußeren Umfangsseite hin angewandt. Folglich werden die Zweigarme 124 durch die Zentrifugal-Last F verformt, wie durch den Pfeil 130 bezeichnet, und die Positionen der Zweigarme 124 und der Haltestifte 126 werden aus dem durch die durchgezogenen Linien bezeichneten Zustand in den durch die gepunkteten Linien bezeichneten Zustand (Zweigarme 124' und Haltestift 126') verformt. Außerdem sollte beachtet werden, dass der Deformationsbetrag in der Figur übertrieben ist, um den Deformationszustand verständlicher darzustellen, und die Deformation des Armteils 123 usw. außerhalb der radialen Richtung ist nicht in Betracht gezogen. Infolge der Verformung schieben die Haltestifte 126 ihre Positionen auf 126'. Daher verformen sich in Umfangsrichtung die Haltestifte 126 nur für eine Distanz d₄ in der Schwenkachse (obgleich der in 4 gezeigte Abstand d₄ von der Schwenkachse abweicht, ist er auf der Achse angeordnet). Wenn die Zweigarme 124 sich so verformen, wie bei 124' gezeigt und oben beschrieben, erstreckt sich der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Haltestiften 126, gesehen in Richtung der Schwenkachse, von D zu D + 2d₄, was für die Stabilität des Haltens der Wanne 40 unvorteilhaft ist. Außerdem verringert die Verformung die Kontaktfläche zwischen der zylindrischen Oberfläche des Haltestifts 126 und dem Stiftaufnahmeteil 44 der Wanne 40, was die auf einen Abschnitt des Haltestifts 126 einwirkende Zentrifugal-Last erhöht und zu einer Verringerung der Lebensdauer führt. Um dieses Problems Herr zu werden, wird in Betracht gezogen, ein Verstärkungsteil zu benutzen, um die Zweigarme 124, die durch die Pfeile b und c bezeichnet sind, zu verbinden, d. h. im äußeren Umfangsabschnitt der Wanne 40, um die Zweigarme 124, die durch die Pfeile b und c bezeichnet sind, zu fixieren. Jedoch ist das Vorsehen eines solchen Verbindungsteils ein Faktor, der die Größe der Außenform des Rotorkörpers 120 erhöht und den Schwenkbereich der Wanne 40 limitiert. Dies ist daher unvorteilhaft. Daher ist es für den Rotorkörper 120 wichtig, dass die Struktur kein Verbindungsteil im Wannenaufnahmeteil hat, wo die Wanne 40 schwenkt, d. h. die offene Struktur mit keinem Teil darin, gesehen von der äußeren Umfangsseite, wie mit dem Pfeil 131 in 9 bezeichnet.
Ein Rotorkörper 220, wie in 10 und 11 gezeigt, wird als eine Verbesserung der Form nach 9 hergestellt. Ein Armteil 223 und Zweigarme 224 des Rotorkörpers 220 sind im Wesentlichen formgleich wie beim Rotorkörper 120 nach 9. Ein Haltestift 226 ist integral mit dem Zweigarm 224 gebildet, der auch der gleiche wie der Rotorkörper 120 der 9 ist. Jedoch hat der Rotorkörper 220 eine Struktur, dass die benachbarten Zweigarme 224 durch eine ebene plattenförmige Verstärkungsrippe 224 verbunden sind, die in einer Bogenform verläuft. 11 ist eine Pfeil-Ansicht, die den Rotorkörper 220 aus der Richtung des Pfeils B der 10 zeigt. Wie aus 11 zu verstehen ist, hat die Verstärkungsrippe 225 eine Höhe H2, die im Vergleich zur Höhe H nahe dem inneren Umfangsende des Zweigarms 224 hinreichend klein ist, und die Verstärkungsrippe 225 ist in der gleichen Position wie der Anbringungsposition des Haltestifts 224 gebildet, gesehen in vertikaler Richtung. Der Grund ist der, dass, wenn die Verstärkungsrippe 225 verdickt ist, das Gewicht des Rotorkörpers 220 ansteigt. Durch Anordnen der Verstärkungsrippe 225 wie oben beschrieben ist es möglich, den Zweigarm 224 an einer Verformung zu hindern und eine Verformung zu vermeiden, die einen Schnittwinkel der Zweigarme 224 verringert (siehe 1). Der momentane Verformungszustand ist durch die gepunkteten Linien der 10 bezeichnet. Der Haltestift 226 verformt sich wie mit den gepunkteten Linien 226' bezeichnet, entsprechend der Deformation des Zweigarms 224, um die Zentrifugal-Last auszuhalten. Daher verformt sich der Abschnitt nahe der Basis des Zweigarms 224 wie durch d₆ bezeichnet, und die vordere Endseite der vorderen Endfläche (der die Wanne 40 gegenüberliegenden Fläche) des Zweigarms 224 verformt sich bis höchstens d₅.
Der Deformationsbetrag des Rotorkörpers 120 nach 9 ist groß, verglichen mit demjenigen des Rotors 220 nach 10, aber andererseits ist die Spannungskonzentration nahe der Basis des Haltestifts 126 niedrig. Da es jedoch keine solche Verstärkungsrippe 225 zwischen dem Paar gegenüberliegender Haltestifte 126 gibt, steigt der Deformationsbetrag d₄ an. Im Ergebnis wächst die relative Lücke bezüglich der Wanne 40, und die durch die Lücke verursachte Unbalanciertheit verschlechtert sich und kann zu anomalen Schwingungen während der Rotation führen. Andererseits ist beim Rotorkörper 220 nach 10 der Deformationsbetrag des Zweigarms 224 klein, und der Deformationsbetrag d₅ an der vorderen Endseite des Haltestifts ist klein. Wenn jedoch die Deformation des Zweigarms 224 gehindert ist, wird eine hohe Spannung im Verbindungsabschnitt des Zweigarms 224 und des Haltestifts 226 konzentriert, insbesondere nahe einem Ablenkungspunkt auf einer Bogenfläche 226a und einem ebenen Teil 224a, die so gebildet sind, dass sie glatt vom Zweigarm 224 an den Haltestift 226 anschließen, und um die Spannung (nahe dem „Spannungskonzentrationspunkt” der 10) zu mindern.
Deshalb wird die Erfindung gemacht. 6 ist eine partielle Draufsicht (durchgezogene Linie) des vorderen Endabschnitts des Rotorkörpers 20 in einer Ausführungsform der Erfindung. In 6 ist der Wannenhalteteil an der Vorderend-Seite (der Außenseite in radialer Richtung) des Armteils 23 gebildet. Der Wannenhalteteil umfasst zwei Zweigarme 24, einen bogenförmigen Verbindungsarm 25 und Haltestifte 26. Die beiden Zweigarme 24 verzweigen vom Vorderende des Armteils 23 und laufen von dort auseinander. Der Verbindungsarm 25 verbindet die Enden der Zweigarme 24 auf der äußeren Umfangsseite. Die Haltestifte 26 erstrecken sich jeweils von den beiden Zweigarmen 24 aus. Ein dickenreduzierter Teil 27 ist im Wannenhalteteil gebildet, um das Gewicht zu reduzieren und zu bewirken, dass die Zweigarme 24 und die Haltestifte 26 in einer kontrollierten Form verformen. Durch Vorsehen des dickenreduzierten Teils 27 wird die Konfiguration in den Bogenabschnitt des Wannenhalteteils (Verbindungsarm 25) und zwei gerade Abschnitte einer im Wesentlichen Fächerform (die beiden Zweigarme 24) unterteilt. Die Armteile 23 sind auf dem Rotorkörper 20 mit einem gleichen Abstand von 90 Grad angeordnet, und der Wannenhalteteil, der in der Draufsicht im Wesentlichen fächerförmig ist, ist mit dem Vorderend-Abschnitt des Armteils 23 verbunden. Die Längsachse des Verbindungsarms 25 kann so angeordnet sein, dass sie durch die äußere Umfangsseite bezüglich eines Schnittpunktes der äußeren Umfangsfläche der Zweigarme 24 und die Mittenachse der Haltestifte 26 hindurchgeht, wie mit dem Pfeil 28 bezeichnet. Außerdem ist ein minimaler Abstand r₂ vom Rotationszentrum des Rotorkörper 20 vom Schwenk-Typ des Verbindungsarmes 25 zum Verbindungsarm 25 gleich oder größer als ein minimaler Abstand r₁ vom Rotationszentrum des Schwenkrotorkörpers zur zylindrischen Oberfläche des Haltestiftes 26 eingestellt. Wenn ein solcher Wannenhalteteil gebildet ist und die Wanne 40 mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wirkt die Zentrifugal-Last F der Wanne 40, des Probenbehälters 50 und der Probe 55 auf den Haltestift 26, und weiterhin wirkt eine Zentrifugalkraft infolge des Gewichts des Rotorkörpers 20.
Wenn der Haltestift 26 durch die Zentrifugal-Last F der Wanne 40 und der Probe verformt wird, verformen sich die Zweigarme 24, d. h. die beiden geraden Abschnitte des im Wesentlichen fächerförmigen Wannenhalteteils, entsprechend der Stärke bzw. Stabilität dieses Teils. Das heißt, die Zweigarme 24, der Verbindungsarm 25 und die Haltestifte 26 des Wannenhalteteils verformen sich vom Zustand der durchgezogenen Linien in den Zustand der gestrichelten Linien. Es sollte darüber hinaus beachtet werden, dass der Verformungsbetrag in 6 überhöht dargestellt ist, um die Erfindung deutlicher verständlich zu machen, und der Verformungsbetrag der Nabe 21 oder des Armteils 23 ist vernachlässigt. Hier wird, wie beim in 10 dargestellten herkömmlichen Beispiel, der Haltestift 26 in einer Weise verbogen bzw. verdreht, dass sich hauptsächlich die innere Umfangsseite infolge der Zentrifugal-Last F nur für den Abstand d₁ verformt, wie durch die gepunkteten Linien bezeichnet, und eine starke Spannung entsprechend der Verformung liegt am Spannungskonzentrationspunkt an. Da der dickenreduzierte Teil 27, der in gleicher Richtung wie die Rotationsachse des Rotorkörpers hindurchgeht, im Zentrum des Wannenhalteteils gebildet ist, wird eine mit dem Pfeil 28b bezeichnete Kraft am Zweigarm 24 erzeugt. Daher verformt sich der Zweigarm 24 nahe dem Spannungskonzentrationspunkt geringfügig mehr als durch d₂ bezeichnet, und der Zweigarm 24 auf der Seite des dickenreduzierten Teils 27 verformt sich so wie mit d₃ bezeichnet. Die Konfiguration dieser Ausführungsform erlaubt die Verformung von d₂ und d₃, um zu verhindern, dass Spannung sich übermäßig am Spannungskonzentrationspunkt konzentriert. Daher ist in den im Wesentlichen fächerförmigen gegenüberliegenden Seitenabschnitten (Zweigarmen 24) des Wannenhalteteils eine Deformation der gewünschten Positionen (der inneren Umfangsseite leicht nach innen, bezüglich des Spannungskonzentrationspunktes) erlaubt. Hier haben, bezogen auf das herkömmliche Beispiel der 10, die im Wesentlichen fächerförmigen gegenüberliegenden Seitenabschnitte (Zweigarme) des Wannenhalteteils einen sehr geringen Deformationsbetrag (eine Deformation entsprechend d₂ und d₃ nach 6), infolge der Verstärkungsrippe 225. Somit verformt sich nur der Haltestift 26 und bewirkt, dass die Spannung am Spannungskonzentrationspunkt ansteigt. Bei der Konfiguration dieser Ausführungsform kann die Zentrifugal-Last nicht nur durch den Haltestift 26, sondern auch durch den Zweigarm 24 getragen werden, und daher kann durch geeignete Einstellung der Dicke (Wandungsdicke) und Position des Bogenabschnitts (Verbindungsarmes 25) in radialer Richtung die relative Lücke zwischen dem Haltestift 26 und der Wanne 40 auf ein Minimum verringert werden, und der Schwenkrotor für die Zentrifuge kann die Spannungskonzentration erniedrigen und die durch die Lücke verursachte Unwucht bzw. Ungleichheit reduzieren und eine lange Lebensdauer bewirken. Hier kann eine Umfangsdicke T₁ des Zweigarmes 24 geringer als eine radiale Dicke T₂ des Verbindungsarms 25, d. h. des Verbindungsteils, sein.
7 ist eine Pfeil-Ansicht aus Richtung A des Rotorkörpers 20 in einer Ausführungsform der Erfindung. Wie aus der Figur zu ersehen, ist eine Höhe H1 des Verbindungsarms 25 kleiner als eine Höhe H des Armteils 23, aber sie ist im Wesentlichen gleich einer Höhe des verschmälerten Vorderend-Abschnitts des Zweigarms 24. Durch diese Ausgestaltung kann der Abschnitt vom oberen Ende bis zum unteren Ende des äußeren Umfangsabschnitts des Zweigarms 24, der dünner gebildet ist als die radiale Dicke T₂ des Verbindungsarms 25 (siehe 6), gehalten werden. Somit kann die Gesamtverformung des Zweigarms 24 (die Verformung, wie in 9 gezeigt) effektiv unterdrückt werden. Weiter ist in 7 zu verstehen, dass der Haltestift 26 ein integral mit dem Rotorkörper 20 gebildeter Fortsatz ist und eine zylindrische Oberfläche 26b hat, und Randabschnitte des Zweigarms 24 und des Haltestifts 26 sind durch eine gebogene Oberfläche 26a verbunden.
Ausführungsform 2
Die zweite Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform hat der dickenreduzierte Teil 27 in der Draufsicht eine ähnliche Form wie die äußere Kantengestalt der Zweigarme 24 und des Verbindungsteils 25. Bei der zweiten Ausführungsform ist der dickenreduzierte Teil jedoch in einer Form gebildet, die nicht ähnlich zur äußeren Kantengestalt der Zweigarme und des Verbindungsteils ist. 8(1) ist eine teilweise Draufsicht des Wannenhalteteils des Rotorkörpers 60 bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Armteile 23 sind am Rotorkörper 60 mit gleichen Abständen derart angeordnet, dass sie sich in radialer Richtung nach außen erstrecken, und ein im Wesentlichen fächerförmiger Wannenhalteteil 64 ist am vorderen Endabschnitt des Armteils 23 gebildet. Der Wannenhalteteil 64 hat eine Struktur, die integral den Verbindungsabschnitt mit den Zweigarmen ausbildet, welche zwei gerade Abschnitte in einer im Wesentlichen fächerförmigen Gestalt bilden, oder gegenüberliegende Seitenabschnitte in einer im Wesentlichen dreieckigen Form. Zwei Durchgangslöcher 67, die in der Draufsicht kreisförmig sind, sind nahe dem Zentrum des Wannenhalteteils 64 so gebildet, dass sie in axialer Richtung des Rotors durchgehen. Statt das Durchgangsloch 67 in einer beliebigen Position anzuordnen, ist es besonders bevorzugt, das Zentrum des Durchgangslochs 67 auf einem gedachten Kreis zu bilden, so dass es auf dem gedachten Kreis liegt, der durch die Spannungskonzentrationspunkte hindurchgeht (das Zentrum fällt mit dem Zentrum des Rotorkörpers 60 zusammen). Auf diese Weise existiert ein innerer Umfangsabschnitt 67a und ein äußerer Umfangsabschnitt 67b bezüglich des gedachten Kreises, der durch die Spannungskonzentrationspunkte hindurchläuft. Durch diese Ausbildung hat der Abschnitt des Wannenhalteteils 64 auf der äußeren Umfangsseite des Durchgangslochs 67 die gleiche Funktion wie der Verbindungsarm und kann somit effizient verhindern, dass sich die V-förmigen Zweigarmabschnitte nahe zueinander deformieren (eine Deformation, die den Schnittwinkel α verringert, wenn mit 10 verglichen wird). Weiterhin kann, da der Abschnitt des Zweigarms nahe dem Spannungskonzentrationspunkt sich leicht verformen darf, die Spannung nahe der Basis des Haltestifts 66 (speziell dem Spannungskonzentrationspunkt) verringert werden. Weil es leicht ist, die Schneidarbeit zur Öffnung der Durchgangslöcher 67 auszuführen, kann die Konfiguration dieser Ausführungsform einen Anstieg der Herstellungskosten des Rotorkörpers 60 unterdrücken.
Ausführungsform 3
8(2) ist eine teilweise Draufsicht des Wannenhalteteils eines Rotorkörpers 70 bei der dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Armteile 23 sind auf dem Rotorkörper 20 mit gleichen Abständen so angeordnet, dass sie sich in radialer Richtung nach außen erstrecken, und ein im Wesentlichen dreieckiges Wannenhalteteil ist am Vorderend-Abschnitt des Armteils 23 gebildet. Der Wannenhalteteil enthält zwei Zweigarme 74, Haltestifte 76 und einen stangenförmigen Verbindungsarm 75. Die beiden Zweigarme 74 verzweigen sich in einer V-Gestalt vom Vorderende des Armteils 23. Der Haltestift 76 ist integral mit dem Zweigarm 74 gebildet. Der Verbindungsarm 75 verbindet die Vorderenden der beiden Zweigarme 74. Der Verbindungsarm 75 kann wie eine runde Stange oder eine quadratische Stange geformt sein. Der Verbindungsarm 75 kann integral mit den Zweigarmen 74 oder separat gebildet sein. Hier wird die Anbringungsposition des Verbindungsarms 75 so eingestellt, dass die Längsachse des Verbindungsarms 75 auf der Außenseite in radialer Richtung um den mit dem Pfeil 79 bezeichneten Betrag bezüglich des Schnittpunktes der Mittenachse des Haltestifts 76 und der Oberfläche des Zweigarms 74 auf der Wannen-Seite liegt. Durch diese Ausbildung kann, da der dickenreduzierte Teil 77 vorhanden ist und sich der Abschnitt des Zweigarmes 74 nahe dem Spannungskonzentrationspunkt wie bei der ersten Ausführungsform verformen darf, die Spannung nahe der Basis des Haltestiftes 76 (insbesondere dem Spannungskonzentrationspunkt) reduziert werden.
Ausführungsform 4
8(3) ist eine partielle Draufsicht des Wannenhalteteils eines Rotorkörpers 80 bei der vierten Ausführungsform der Erfindung. Statt den großen dickenreduzierten Teil 27 (siehe 6) wie bei der ersten Ausführungsform zu bilden, hat bei der vierten Ausführungsform der dickenreduzierte Teil eine Form, dass die Abschnitte nahe der Mitte in Umfangsrichtung in radialer Richtung verbunden sind. Somit wird ein Verbindungsteil 85 durch einen umfänglichen Verbindungsarm 85a und einen radialen Verbindungsarm 85b gebildet. Folglich sind zwei dickenreduzierte Teile 87b gebildet. Hier können die dickenreduzierten Teile 87 so angeordnet sein, dass sie auf dem gedachten Kreis (dessen Zentrum mit dem Zentrum des Rotorkörpers 60 zusammenfällt) liegen, der durch die Spannungskonzentrationspunkte verläuft. Die Position oder Gestalt ist so eingestellt, dass ein innerer Umfangsabschnitt 87a und ein äußerer Umfangsabschnitt 87b bezüglich des gedachten Kreises, der durch die Spannungskonzentrationspunkte verläuft, im dickenreduzierten Teil 87 existieren. Bei der vierten Ausführungsform ist infolge der Bildung des radialen Verbindungsarmes 85b das Gewicht des Wannenhalteteils im Vergleich zur ersten Ausführungsform erhöht. Hierdurch wird die Dicke T₃ des Zweigarmes 84 am Spannungskonzentrationspunkt entsprechend verringert. Durch diese Ausbildung kann, da der Abschnitt des Zweigarms 84 nahe dem Spannungskonzentrationspunkt sich wie bei der ersten Ausführungsform geeignet verformen darf, die Spannung nahe der Basis des Haltestiftes 86 (insbesondere dem Spannungskonzentrationspunkt) reduziert werden.
Wie oben beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform der Wannenhalteteil des Rotorkörpers mit dem dickenreduzierten Teil ohne Einsatz teurer Materialien gebildet, und der Abschnitt des Zweigarmes, an dem der Haltestift angebracht ist, ist so konfiguriert, dass er sich leicht verformen kann. Somit kann der Verformungsbetrag der gegenüberliegenden Seitenabschnitte des Wannenhalteteils geeignet so eingestellt werden, dass die Spannungskonzentration nahe der Basis des Haltestiftes reduziert wird, die durch die Lücke zwischen dem Haltestift und der Wanne reduzierte Unbalance reduziert wird und erreicht wird, dass die Zentrifuge und der Schwenkrotor für die Zentrifuge eine lange Lebensdauer haben. Obwohl die Erfindung oben beruhend auf Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte die Erfindung nicht als durch die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt angesehen werden, und verschiedene Abwandlungen können gemacht werden, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-101203 [0003]

Claims

Schwenkrotor für eine Zentrifuge (1), dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: eine Mehrzahl von Haltestiften (26, 66, 76, 86), die an einem Schwenkrotorkörper (20, 60, 70, 80) angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Wannen (40), die an den Haltestiften (26, 66, 76, 86) in schwenkbarer Weise aufgehängt sind, wobei der Rotorkörper (20, 60, 70, 80) eine Mehrzahl von Armteilen (23) aufweist, die sich in radialer Richtung von einem Rotationszentraum nach außen erstrecken, und eine Mehrzahl von Zweigarmen (24, 74, 84), die an einem Vorderende jedes der Armteile (23) auf einer äußeren Umfangsseite so abzweigen, dass sie um einen vorbestimmten Winkel beabstandet sind, und die Haltestifte (26, 66, 76, 86) an den Zweigarmen (24, 74, 84) fixiert sind, wobei ein Verbindungsteil (25, 75, 85) so konfiguriert ist, dass es zwei der Zweigarme (24, 74, 84) verbindet, die von den Armteilen (23) auf der äußeren Umfangsseite abzweigen, und ein dickenreduzierter Teil (27, 67, 77, 87), der in gleicher Richtung wie die Drehachse des Rotorkörpers (20, 60, 70, 80) hindurchgeht, in einem von den beiden Zweigarmen (24, 74, 84) umgebenden Gebiet auf einer inneren Umfangsseite des Verbindungsteils (25, 75, 85) konfiguriert ist.
Schwenkrotor für die Zentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestifte (26, 66, 76, 86) Fortsätze sind, welche integral mit dem Rotorkörper (20, 60, 70, 80) gebildet sind, und jeder eine zylindrische Oberfläche aufweist und Grenzabschnitte zwischen den Zweigarmen (24, 74, 84) und den Haltestiften (26, 66, 76, 86) durch gekrümmte Flächen miteinander verbunden sind.
Schwenkrotor für die Zentrifuge (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum zwischen einem Satz der Haltestifte (26, 66, 76, 86), die auf den Zweigarmen (24, 74, 84) gebildet sind, die sich von den beiden benachbarten Armteilen (23) der Armteile (23) so erstrecken, dass sie der gehaltenen Wanne (40) gegenüberliegen, eine offene Struktur ohne den Verbindungsteil (25, 75, 85) auf der äußeren Umfangsseite ist.
Schwenkrotor für die Zentrifuge (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (25, 75, 85) eine Säulengestalt hat und so angeordnet ist, dass eine Längsachse des Verbindungsteils (25, 75, 85) auf einer Außenseite der radialen Richtung bezüglich eines Schnittpunktes einer Mittenachse eines der Haltestifte (26, 66, 76, 86) und einem der Zweigarme (24, 74, 84) angeordnet ist, der mit einem der Haltestifte (26, 66, 76, 86) verbunden ist.
Schwenkrotor für die Zentrifuge (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dickenreduzierte Teil (27, 77, 87) eine Gestalt ähnlich einer äußeren Kantenform der Zweigarme (24, 74, 84) und dem Verbindungsteil (25, 75, 85), von oben gesehen, hat.
Schwenkrotor für die Zentrifuge (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dickenreduzierte Teil (27, 77, 87) eine Gestalt nicht ähnlich einer äußeren Kantenform der Zweigarme und dem Verbindungsteil, von oben gesehen, hat.
Schwenkrotor für die Zentrifuge nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangsdicke eines der Zweigarme (24, 74, 84), die mit dem Verbindungsteil (25, 75, 85) verbunden sind, kleiner als eine radiale Dicke des Verbindungsteils (25, 75, 85) ist.
Schwenkrotor für die Zentrifuge (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalabstand vom Rotationszentrum des Rotorkörpers (20, 60, 70, 80) zum Verbindungsteil (25, 75, 85) gleich oder kleiner als ein Minimalabstand vom Rotationszentrum des Rotorkörpers (20, 60, 70, 80) zur zylindrischen Oberfläche jedes der Haltestifte (26, 66, 76, 86) ist.
Zentrifuge (1), welche eine durch eine Antriebseinrichtung angetriebene Antriebswelle und einen Schwenkrotorkörper (20, 60, 70, 80) hat, der an der Antriebswelle installiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (20, 60, 70, 80) der Rotorkörper (20, 60, 70, 80) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.