DE102023101476B3 - Centrifuge with heating element - Google Patents
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Abstract
Es wird vorgeschlagen, bei einer Zentrifuge (1) mit einer Zentrifugenkammer (2), einem Heizelement (3), einer Gebläseeinheit (4) und einem Zuführkanal (5) ein durch das Heizelement (3) erwärmtes Fluid mittels der Gebläseeinheit (4) durch den Zuführkanal (5) in die Zentrifugenkammer (2) zu leiten.It is proposed, in a centrifuge (1) with a centrifuge chamber (2), a heating element (3), a blower unit (4) and a feed channel (5), to guide a fluid heated by the heating element (3) by means of the blower unit (4) through the feed channel (5) into the centrifuge chamber (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer Zentrifugenkammer, einem Heizelement, einer Gebläseeinheit und einem Zuführkanal.The invention relates to a centrifuge with a centrifuge chamber, a heating element, a blower unit and a feed channel.
Die Einstellung einer bestimmten Temperatur in einer Zentrifugenkammer kann beispielsweise zur Durchführung bestimmter Experimente erforderlich sein, um reproduzierbare Umgebungsbedingungen zu schaffen. Üblicherweise kann hierzu ein Heizelement in der Zentrifugenkammer verbaut sein. Beispielsweise kann im Fall einer Zentrifuge der Rotor elektrisch beheizbar sein. Die Temperierung kann so beispielsweise durch Wärmeleitung erfolgen. Hierbei kann ein Wärmeleitungsvorgang von dem Heizelement zu dem Rotor und von dem Rotor zu einer darauf oder darin befestigten Probe erfolgen. Die Effizienz dieser Vorgänge kann für verschiedene Rotoren und Proben unterschiedlich sein. Dies kann die Reproduzierbarkeit der Umgebungsbedingungen verringern.Setting a specific temperature in a centrifuge chamber may be necessary, for example, to carry out certain experiments in order to create reproducible ambient conditions. A heating element can usually be installed in the centrifuge chamber for this purpose. In the case of a centrifuge, for example, the rotor can be electrically heated. The temperature can thus be controlled, for example, by heat conduction. This can involve heat conduction from the heating element to the rotor and from the rotor to a sample attached to it or in it. The efficiency of these processes can vary for different rotors and samples. This can reduce the reproducibility of the ambient conditions.
Aus der
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Zentrifuge bereitzustellen.Against this background, the object of the present invention is to provide an improved centrifuge.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe bei einer Zentrifuge der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass ein durch das Heizelement erwärmtes Fluid mittels der Gebläseeinheit durch den Zuführkanal in die Zentrifugenkammer geleitet werden kann.To achieve this object, the features of
Das Fluid kann vorzugsweise Luft sein. Der Zuführkanal kann als Zuluftkanal ausgebildet sein. Somit kann die Temperierung der Zentrifugenkammer beispielsweise mittels einer Luftströmung erfolgen. Dadurch wird ein schnelles Aufheizen der in der Zentrifugenkammer vorhandenen Luft und damit beispielsweise der zu behandelnden Proben ermöglicht. Die Temperierung der Proben muss beispielsweise nicht über einen beheizbaren Rotor erfolgen. Die Abhängigkeit des Temperiervorgangs von in der Zentrifugenkammer beispielsweise vorhandenen Bauteilen und/oder Probengefäßen kann reduziert werden. Es kann auch leichter eine uniforme Wärmeverteilung über die Proben erreicht werden.The fluid can preferably be air. The feed channel can be designed as an air supply channel. The centrifuge chamber can thus be tempered using an air flow, for example. This enables the air in the centrifuge chamber and thus, for example, the samples to be treated to heat up quickly. The samples do not have to be tempered using a heatable rotor, for example. The dependence of the tempering process on components and/or sample vessels present in the centrifuge chamber, for example, can be reduced. It is also easier to achieve a uniform heat distribution across the samples.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Heizelement von der Zentrifugenkammer beabstandet ist.In an advantageous embodiment, it can be provided that the heating element is spaced from the centrifuge chamber.
Somit wird die Wärmeleitung von dem Heizelement zu der Zentrifugenkammer verringert und/oder vermieden.Thus, heat conduction from the heating element to the centrifuge chamber is reduced and/or avoided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an der Zentrifuge ein Thermoelement ausgebildet ist.In an advantageous embodiment, it can be provided that a thermocouple is formed on the centrifuge.
Somit kann die Temperatur in der Zentrifugenkammer erfasst werden. Beispielsweise kann die Temperatur auch aufgezeichnet werden, um Aspekten der Qualitätssicherung zu genügen.This allows the temperature in the centrifuge chamber to be recorded. For example, the temperature can also be recorded to meet quality assurance aspects.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Heizelement und das Thermoelement durch einen Steuerkreis miteinander gekoppelt sind.In an advantageous embodiment, it can be provided that the heating element and the thermocouple are coupled to one another by a control circuit.
Somit kann das Heizelement in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur gesteuert werden. Die Ansteuerung des Heizelements kann beispielsweise von der Differenz der aktuell erfassten Temperatur und der Zieltemperatur abhängig sein. Es könnten auch bestimmte Änderungsraten der Temperatur in der Zentrifugenkammer realisiert werden.This means that the heating element can be controlled depending on the temperature detected. The control of the heating element can, for example, depend on the difference between the currently detected temperature and the target temperature. Certain rates of change of the temperature in the centrifuge chamber could also be realized.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Abführkanal ausgebildet ist, der die Zentrifugenkammer mit dem Heizelement und/oder der Gebläseeinheit verbindet.In an advantageous embodiment, it can be provided that a discharge channel is formed which connects the centrifuge chamber with the heating element and/or the blower unit.
Der Abführkanal kann als Abluftkanal ausgebildet sein. Somit kann bereits erwärmtes Fluid, beispielsweise Luft, aus der Zentrifugenkammer wieder dem Heizelement zugeführt werden. Somit kann durch Wiederverwendung des Fluids der Energieverbrauch der Zentrifuge reduziert werden.The discharge channel can be designed as an exhaust air channel. This allows already heated fluid, such as air, to be fed back from the centrifuge chamber to the heating element. By reusing the fluid, the energy consumption of the centrifuge can be reduced.
Alternativ und/oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Zentrifuge nach außen nur mit der Zentrifugenkammer verbunden ist.Alternatively and/or additionally, it can be provided that the centrifuge is only connected to the outside with the centrifuge chamber.
Somit kann ausschließlich wiederverwendetes Fluid aus der Zentrifugenkammer weiter erwärmt werden. Der Energieverbrauch der Zentrifuge kann somit noch weiter reduziert werden.This means that only reused fluid from the centrifuge chamber can be heated further. The energy consumption of the centrifuge can thus be reduced even further.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Verschlusselement ausgebildet ist, welches den Zuführkanal gegenüber der Zentrifugenkammer verschließt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das oder ein weiteres Verschlusselement den Abführkanal gegenüber der Zentrifugenkammer verschließt.According to the invention, a closure element is formed which closes the feed channel from the centrifuge chamber. In an advantageous embodiment, it can be provided that the closure element or a further closure element closes the discharge channel from the centrifuge chamber.
Somit kann die Zentrifugenkammer von dem Heizelement und/oder der Gebläseeinheit abgetrennt werden. Beispielsweise kann beim Be- und Entladen der Zentrifugenkammer eine Kontaminationsgefahr der Zentrifuge und/oder des Heizelements und/oder der Gebläseeinheit verringert und/oder ausgeschlossen werden.This allows the centrifuge chamber to be separated from the heating element and/or the blower unit. For example, when loading and unloading the centrifuge chamber, the risk of contamination of the centrifuge and/or the heating element and/or the blower unit can be reduced and/or eliminated.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Bypass eine Strömung des Fluids an dem Heizelement und/oder der Gebläseeinheit vorbei ermöglicht.In an advantageous embodiment, it can be provided that a bypass allows the fluid to flow past the heating element and/or the blower unit.
Somit kann eine ungehinderte Strömung des Fluids innerhalb der Zentrifugenkammer auch bei verschlossenem Zuführ- und/oder Abführkanal gewährleistet werden.This ensures unhindered flow of the fluid within the centrifuge chamber even when the supply and/or discharge channel is closed.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Heizelement und/oder die Gebläseeinheit in einem Nebenkanal angeordnet sind. Dieser Nebenkanal kann mit dem Zuführkanal und/oder dem Abführkanal verbunden und/oder verbindbar sein.In an advantageous embodiment, it can be provided that the heating element and/or the blower unit are arranged in a secondary channel. This secondary channel can be connected and/or connectable to the supply channel and/or the discharge channel.
Somit kann auch bei einer unterbrochenen Verbindung des Nebenkanals mit der Zentrifugenkammer ein Fluidstrom zwischen Heizelement und Gebläseeinheit ermöglicht werden. Hierbei handelt es sich um eine fluidische Verbindung zwischen den Kanälen.This means that even if the connection between the secondary channel and the centrifuge chamber is interrupted, a fluid flow can be enabled between the heating element and the blower unit. This is a fluidic connection between the channels.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an einer Kreuzungsstelle von Nebenkanal, Zuführkanal und/oder Abführkanal eine Leiteinrichtung vorgesehen ist, durch welche vier Kanalenden auf wenigstens zwei unterschiedliche Weisen paarweise verbindbar sind. Die Leiteinrichtung ist vorzugsweise drehbar.In an advantageous embodiment, a guide device can be provided at an intersection point of the secondary channel, supply channel and/or discharge channel, by means of which four channel ends can be connected in pairs in at least two different ways. The guide device is preferably rotatable.
Die Leiteinrichtung kann beispielsweise eine Anordnung von schwenk-, dreh-, oder verschiebbaren Leitwänden, insbesondere Klappen oder Schiebern, oder Röhren aufweisen, um einen Strömungsweg zu leiten oder zu bilden.The guide device can, for example, comprise an arrangement of pivotable, rotatable or displaceable guide walls, in particular flaps or sliders, or tubes, in order to guide or form a flow path.
So können zwei Fluidkreisläufe geschaffen werden, wobei das Fluid beispielsweise durch einen Kanal von der Gebläseeinheit zu dem Heizelement strömen kann und anschließend wahlweise ganz oder teilweise durch die Zentrifugenkammer oder an dieser vorbei zurück zu der Gebläseeinheit. Die fluidische Verbindung zwischen den Kanälen kann mittels der Leiteinrichtung unterbrochen werden, wobei dies eine vollständige Unterbrechung des Fluidstroms und/oder eine nahezu vollständige Unterbrechung des Fluidstroms sein kann.In this way, two fluid circuits can be created, whereby the fluid can flow, for example, through a channel from the blower unit to the heating element and then optionally completely or partially through the centrifuge chamber or past it back to the blower unit. The fluidic connection between the channels can be interrupted by means of the guide device, whereby this can be a complete interruption of the fluid flow and/or an almost complete interruption of the fluid flow.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Kanalende des Nebenkanals mittels des oder einer Leiteinrichtung mit einem Kanalende des Zuführkanals und/oder einem Kanalende des Abführkanals verbindbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Kanalende des Nebenkanals mit dem jeweils anderen Kanalende des Nebenkanals verbindbar ist.In an advantageous embodiment, it can be provided that a channel end of the secondary channel can be connected to a channel end of the supply channel and/or a channel end of the discharge channel by means of the or a guide device. Alternatively or additionally, it can be provided that a channel end of the secondary channel can be connected to the other channel end of the secondary channel.
Somit kann eine Verbindung zwischen dem Nebenkanal und der Zentrifugenkammer hergestellt werden. Der Nebenkanal kann auch kurzgeschlossen werden. Diese Verbindungen können beispielsweise jeweils bei einer bestimmten Stellung der Leiteinrichtung gegeben sein. Somit ist es möglich, bei kurzgeschlossenem Nebenkanal in diesem ein Fluidvolumen zu temperieren, während die Zentrifugenkammer bestückt wird, sodass nach Wiederherstellung der fluidischen Verbindung des Nebenkanals mit der Zentrifugenkammer eine schnellere Temperierung des in der Zentrifuge 1 strömenden Fluidvolumens erfolgen kann. In diesem Fall ist also bereits ein Fluidteilvolumen vortemperiert.This makes it possible to establish a connection between the secondary channel and the centrifuge chamber. The secondary channel can also be short-circuited. These connections can, for example, be made at a specific position of the guide device. This makes it possible to temper a volume of fluid in the secondary channel when it is short-circuited while the centrifuge chamber is being filled, so that after the fluidic connection between the secondary channel and the centrifuge chamber is restored, the volume of fluid flowing in the
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben, ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.The invention will now be described in more detail using several embodiments, but is not limited to the embodiments. Further embodiments arise by combining the features of individual or multiple claims with one another and/or with individual or multiple features of the embodiments.
Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Zentrifuge in einer schematischen Darstellung in einer Draufsicht, -
2 eine weitere erfindungsgemäße Zentrifuge mit einem Nebenkanal und einem ersten aktiven Strömungsweg, -
3 die Zentrifuge aus2 mit einem zweiten aktiven Strömungsweg.
-
1 a centrifuge according to the invention in a schematic representation in a plan view, -
2 another centrifuge according to the invention with a secondary channel and a first active flow path, -
3 the centrifuge from2 with a second active flow path.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist außerdem das Heizelement 3 von der Zentrifugenkammer 2 beabstandet angeordnet. Weiterhin ist ein Thermoelement 8 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel ist das Thermoelement 8 an der Zentrifugenkammer 2 ausgebildet, um dort die Temperatur zu messen. Das Thermoelement 8 kann aber auch an einem anderen Punkt der Zentrifuge 1 ausgebildet sein. Ferner sind Heizelement 3 und Thermoelement 8 über einen Steuerkreis 9 miteinander gekoppelt.In the exemplary embodiment shown, the
An der Zentrifuge 1 ist ein Abführkanal 10 ausgebildet, der die Zentrifugenkammer 2 mit der Gebläseeinheit 4 verbindet. Im Ausführungsbeispiel ergibt sich aus Zuführkanal 5 und Abführkanal 10 ein Kreislauf von der Zentrifugenkammer 2 über die Gebläseeinheit 4 und das Heizelement 3 zurück in die Zentrifugenkammer 2. Das Heizelement 3 ist somit nach außen nur mit der Zentrifugenkammer 2 verbunden. Ende und Beginn von Abführkanal 10 und Zuführkanal 5 können beispielsweise durch die Position des Heizelements 3 oder der Gebläseeinheit 4 festgelegt sein.A
Ferner kann an der Zentrifuge 1 ein Verschlusselement ausgebildet sein, welches den Zuführkanal 5 und/oder den Abführkanal 10 gegenüber der Zentrifugenkammer 2 verschließen kann. Ein Bypass 12 ermöglicht eine Strömung 13 des Fluids an Heizelement 3 und Gebläseeinheit 4 vorbei.Furthermore, a closure element can be formed on the
Mittels der Leiteinrichtung 16 sind vier Kanalenden 17, 18, 19, 20 auf wenigstens zwei unterschiedliche Weisen paarweise verbindbar. Die eine Weise ist die in
Es wird somit vorgeschlagen, bei einer Zentrifuge 1 mit einer Zentrifugenkammer 2, einem Heizelement 3, einer Gebläseeinheit 4 und einem Zuführkanal 5 ein durch das Heizelement 3 erwärmtes Fluid mittels der Gebläseeinheit 4 durch den Zuführkanal 5 in die Zentrifugenkammer 2 zu leiten.It is thus proposed, in a
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Zentrifugecentrifuge
- 22
- ZentrifugenkammerCentrifuge chamber
- 33
- HeizelementHeating element
- 44
- GebläseeinheitBlower unit
- 55
- ZuführkanalFeed channel
- 66
- Rotorrotor
- 77
- MittelpunktFocus
- 88th
- ThermoelementThermocouple
- 99
- SteuerkreisControl circuit
- 1010
- AbführkanalDischarge channel
- 1212
- Bypassbypass
- 1313
- Strömungflow
- 1414
- NebenkanalSecondary channel
- 1515
- KreuzungsstelleCrossing point
- 1616
- Leiteinrichtung, KlappeGuiding device, flap
- 1717
- KanalendeChannel end
- 1818
- KanalendeChannel end
- 1919
- KanalendeChannel end
- 2020
- KanalendeChannel end
- 2121
- erster Strömungswegfirst flow path
- 2222
- zweiter Strömungswegsecond flow path
Claims (10)
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