DE10303249A1 - Zentrifuge - Google Patents

Abstract

In einer Zentrifuge mit einem Rotor, der an einer Antriebswelle drehbar montieret ist und mehrere Behälteraufnahmeabschnitte aufweist, und mehreren Behältern, die in den Behälteraufnahmeabschnitten schwingfähig angeordnet sind, sind mehrere Sensoren vorgesehen, um jeden Behälter zu detektieren. In einem Fall, in dem keiner der Sensoren den Behälter detektiert, wenn sich der Rotor in einem angehaltenen Betriebszustand oder in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl befindet, wird eine Entscheidung getroffen, dass eine Abnormalität einer Schwingbewegung des Behälters aufgetreten ist, und die Tatsache des Auftretens der Abnormalität wird einem Benutzer mitgeteilt. Dies lässt es zu, dass abnormale Zustände der Vorrichtung detektiert werden können, wodurch eine Probe und eine Vorrichtung geschützt und im Voraus die Wartung der Vorrichtung ermöglicht wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge, wie einen Zentrifugal-Separator, und insbesondere ein Mittel zum Detektieren eines abnormalen Betriebszustandes einer Zentrifuge.
• Bisher sind verschiedene Arten von Schwingrotoren zur Verwendung in Zentrifugen bekannt gewesen, und im Allgemeinen sind zylindrische Rotorzapfen, die als Unterstützungspunkte zum Schwingen dienen, an beide Seitenflächen eines Behälters zur Aufnahme einer Probe oder einer Prüfsubstanz gesetzt, und der Behälter ist über diese Rotorzapfen an Armabschnitten des Rotors montiert. Die Rotorzapfen befinden sich auf der Schwingachse und sind gewöhnlich an der Rotorseite oder an der Behälterseite fest angebracht. Die Drehung des Rotors erzeugt eine Fliehkraft, die die Bodenfläche des Behälters anhebt, wodurch die Schwingbewegung ermöglicht wird. Während des Schwingens tritt an Zapfenseitenflächen zwischen den Rotorzapfen und den Zapfenlagerabschnitten des Behälters Gleiten auf, was eine häufige und periodische Aufbringung eines Schmiermittels oder dergleichen darauf zum Erzielen sicherer Schwingbetriebsabläufe erfordert.
• Wegen des oben erwähnten Auftretens des Gleitphänomens zwischen den Rotorzapfen und dem Zapfenlagerabschnitt des Behälters im Fall des Schwingrotors gibt es eine Möglichkeit, dass der Behälter aufgrund einer Reibung zwischen diesen auf halbem Wege stoppt, so dass der Behälter nicht in die Ausgangsstellung zurückkehrt, d. h. dass er nicht in einen vertikalen Betriebszustand zurückkehrt, wenn die Drehung des Rotors aufhört. Wenn ein Probenbehälter nicht abgedeckt ist, kann es sein, dass die Probe im angehaltenen Betriebszustand verschüttet wird. Zusätzlich trifft man im Fall einer automatischen Zentrifuge, bei der eine Probe automatisch eingesetzt und herausgenommen wird, häufig auf Schwierigkeiten bei dem Herausnehmen der Probe, wenn der Behälter nicht in die Ausgangsstellung zurückkehrt, was zu einem Verlust der Probe oder Schäden an der Vorrichtung führt.
• Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, abnormale Zustände vor dem Auftreten der oben erwähnten Schwierigkeiten zu detektieren, um eine Probe und eine Vorrichtung zu schützen und weiter im Voraus eine Wartung der Vorrichtung zu ermöglichen.
• Zu diesem Zweck ist mindestens ein Sensormittel vorgesehen, um vor dem Anhalten des Rotors Vorrichtungszustände zu detektieren, die ein Anhalten eines Rotors und eine Stellung oder Position eines Behälters umfassen.
• Das Sensormittel ist derart hergestellt, dass es die Stellung oder Position des Behälters detektiert, wenn sich der Rotor in einem angehaltenen Betriebszustand oder in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl befindet. Wenn das Sensormittel die Anwesenheit des Behälters nicht detektieren kann, wird eine Entscheidung getroffen, dass eine Abnormalität der Schwingbewegung des Behälters aufgetreten ist, und die Tatsache des Auftretens der Abnormalität wird einem Benutzer der Zentrifuge mitgeteilt. Wenn mindestens ein Sensormittel die Anwesenheit des Behälters bei in rotierendem Betriebszustand befindlichem Rotor detektiert, wird außerdem eine Entscheidung getroffen, dass das Sensormittel einen abnormalen Betriebszustand angenommen hat.
• Zur Verbindung des Behälters mit dem Rotor ist die Halteposition des Behälters derart festgelegt, dass sie innen in Bezug auf den Schwerpunkt des Behälters in einer radialen Richtung des Rotors in einem Stadium vorhanden ist, in dem sich der Behälters in einem angehaltenen Betriebszustand befindet.
• Innen in Bezug auf den Behälter ist ein Anschlagelement vorgesehen, um den Behälter zu stoppen oder zu lagern und somit den Behälter in einer vertikalen Position zu halten, wenn sich der Rotor in einem angehaltenen Betriebszustand befindet oder mit einer Drehzahl unter einem vorbestimmten Wert rotiert.
• Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die einen Innenaufbau einer Rotationskammer einer Zentrifuge zeigt, wobei die linke Seite einen schwingenden Betriebszustand eines Behälters während eines Zentrifugierbetriebes (Rotation des Rotors) zeigt, wohingegen die rechte Seite einen angehaltenen Betriebszustand eines Rotors darstellt; und
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines abnormalen Betriebszustandes in einem Stadium zeigt, in dem ein Rotor sich in einem angehaltenen Betriebszustand befindet.
• Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird nachstehend die Beschreibung einer Zentrifuge mit einem Schwingrotor 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angegeben.
• In den Fig. 1 und 2 umfasst die Zentrifuge gemäß dieser Ausführungsform einen Schwingrotor (der nachstehend als "Rotor" bezeichnet wird), der mit Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, und Behälter, die allgemein mit Bezugszeichen 2 gekennzeichnet und derart hergestellt sind, dass sie eine Probe, eine Prüfsubstanz oder dergleichen aufnehmen. Der Rotor 1 ist so entworfen, dass er um eine Antriebswelle 9 herum drehbar ist, die mit einer Antriebsvorrichtung 8 gekoppelt ist, um von dieser drehbar angetrieben zu werden. Jeder Behälter 2 ist in einem Behälteraufnahmeabschnitt des Rotors 1 angeordnet und an seinen Seitenabschnitten mittels Rotorzapfen 3 getragen, so dass er in Ansprechen auf einen Zentrifugierbetrieb der Zentrifuge um die Rotorzapfen 3 schwingen kann.
• Fig. 1 zeigt einen Innenaufbau einer Rotationskammer 10 der Zentrifuge, wobei die Darstellung auf der rechten Seite von dieser zur Erläuterung eines Stadiums des Behälters 2 (2a), d. h. eines angehaltenen Betriebszustandes des Behälters 2 (2a) dient, wenn sich der Rotor 1 in einem angehaltenen Betriebszustand befindet, in dem der Behälter 2 (2a) so aufgehängt ist, dass er einen vertikalen Betriebszustand annimmt, während die Darstellung auf der linken Seite von dieser zur Erläuterung eines Stadiums des Behälters 2 (2b), d. h. eines schwingenden (rotierenden) Betriebszustandes des Behälters 2 (2b) dient, wenn der Rotor 1 durch die Antriebswelle 9 mittels der Antriebsvorrichtung 8 drehbar angetrieben ist, um ein Zentrifugieren in Bezug auf eine Probe oder eine Prüfsubstanz, die in dem Behälter 2 (2b) angeordnet ist, durchzuführen.
• Wenn die Antriebsvorrichtung 8 anläuft und der Rotor 1 einen rotierenden Betriebszustand annimmt, beginnt der Behälter 2 in Richtung einer Innenseitenwand der Rotationskammer 10 zu schwingen, so dass sich eine Seitenfläche und eine Bodenfläche des Behälters 2 allmählich in eine Richtung nach oben bewegen.
• Bei dieser Ausführungsform ist die Eingriffskonstruktion zwischen dem Behälter 2 und den Rotorzapfen 3, wie in der Darstellung auf der rechten Seite von Fig. 1 gezeigt hergestellt. Das heißt die Eingriffsabschnitte (Einführungsabschnitte) der Rotorzapfen 3 mit dem Behälter 2 (2a) sind um eine vorbestimmte Distanz α von dem Schwerpunkt G des Behälters 2 weg nach innen gesetzt. Mit anderen Worten sind die Rotorzapfen 3 in Abschnitten des Behälters 2 befestigt, die um die vorbestimmte Distanz α in Bezug auf die Achse 11 des Behälters 2, die durch den Schwerpunkt G des Behälters 2 verläuft, in Richtung nach innen versetzt angeordnet sind.
• Wenn sich der Rotor 1 in einem angehaltenen Betriebszustand befindet, d. h. wenn der Behälter 2 sich im vertikalen Betriebszustand befindet, gelangt eine Seitenfläche des Behälters 2 (2a) in Kontakt mit einem Anschlag 4, der sich unter dem Rotor 1 befindet. In diesem Fall ist die Außenumfangsabmessung des Anschlages 4 derart festgelegt, dass der Behälter 2 eine im Wesentlichen vertikale Stopp-Position annimmt.
• Zusätzlich ist der Rotor 1 über der Antriebswelle 9 fest angebracht, und ein Sensorhalter 7 ist auf einem oberen Abschnitt eines feststehenden Teils der Antriebsvorrichtung 8 fest angebracht. Dieser Sensorhalter 7 hält mehrere Behälterdetektionssensoren 5 (5a, 5b) an seinem Außenumfang. Jeder dieser Sensoren 5 ist mit einem berührungslosen Näherungsschalter oder dergleichen aufgebaut und in einer Position befestigt, in der er den Behälter 2 (2a) detektieren kann, der in Kontakt mit dem Anschlag 4 gelangt und den vertikalen Betriebszustand annimmt. Da die Positionsbeziehung zwischen dem Sensor 5 (5a) und dem Behälter 2 (2a) in Verbindung mit der Positionsbeziehung zwischen dem Sensor 5 und dem Anschlag 4 bestimmt werden kann, ist in diesem Zusammenhang die Positionsbeziehung zwischen dem Sensor 5 und dem Behälter 2 selbst dann einstellbar, wenn der Rotor 1 abgenommen ist. Die Sensoren 5 sind derart vorgesehen, dass deren Anzahl der Anzahl der Behälter 2 entspricht. Durch die Verwendung eines Rotorpositionssensors 6, der an einem oberen Abschnitt des Sensorhalters 7 angeordnet ist, wird der Rotor 1 derart gesteuert, dass er an einer vorbestimmten Position anhält, wodurch die Anwesenheit oder Abwesenheit der Vielzahl von Behältern 2 zur gleichen Zeit detektiert wird.
• Wie es aus Fig. 1 deutlich zu sehen ist, detektieren die Sensoren 5 die Abwesenheit der Behälter 2 bei rotierendem Rotor 1, während sie bei in angehaltenem Betriebszustand befindlichem Rotor 1 die Anwesenheit der Behälter 2 detektieren. Wenn andererseits der Rotor 1 nach Abschluss seines Rotationsbetriebes anhält, falls beispielsweise die Reibung zwischen dem Behälter 2 (2a) und den Rotorzapfen 3 derart zunimmt, dass der Behälter 2 nicht die Position des Anschlags 4 erreicht, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, detektiert der Sensor 5 die Anwesenheit des Behälters 2 nicht. Dies ermöglicht es, dass eine Entscheidung hinsichtlich der Tatsache getroffen werden kann, dass der Behälter 2 nicht in die vorbestimmte Position zurückkehren kann, d. h. eine Abnormalität oder ein Ausfall bei der Schwingbewegung des Behälters 2 in die vertikale Position aufgetreten ist. Die Tatsache, dass der Behälter nicht detektiert worden ist, wird einem Benutzer der Zentrifuge über die Verwendung eines geeigneten Mittels, wie etwa eines Alarms, mitgeteilt.
• Obwohl bei dieser Ausführungsform die Behälterdetektionssensoren 5 in einer Anzahl vorgesehen sind, die gleich der Anzahl der Behälter 2 ist, kann die Anzahl der Behälterdetektionssensoren 5 verringert werden. Das heißt, da die Positionen der Rotorzapfen 3 in Richtung nach innen in Bezug auf die Position des Schwerpunktes des Behälters 2 festgelegt sind, mit anderen Worten, da sie näher bei dem Schwerpunkt G des Rotors 1 als bei dem Schwerpunkt des Behälters 2 liegen, nimmt der Behälter 2, wenn der Rotor 1 einen Betriebszustand mit niedriger Drehzahl erreicht, im Voraus einen vertikalen Betriebszustand an, ebenso wie in dem Fall, in dem der Rotor 1 sich in einem angehaltenen Betriebszustand befindet. Dementsprechend ist es möglich, die Detektion der Anwesenheit oder Abwesenheit der Behälter 2 aufeinanderfolgend zu erzielen, wenn sich der Rotor 1 in diesem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl, d. h. unter einer Drehgeschwindigkeit befindet. Dies ist beispielsweise realisierbar, indem die Anzahl von während eines Umlaufs detektierten Behältern 2 gezählt wird. Wenn andererseits die Positionen der Rotorzapfen 3 derart festgelegt sind, dass sie mit der Position des Schwerpunktes des Behälters 2 zusammenfallen, ist die Detektion nach einem ähnlichen Verfahren über die Verwendung eines Sensors machbar, der in der Lage ist, ein Stadium unmittelbar bevor die Behälter 2 in den vertikalen Betriebszustand zurückkehren zu detektieren.
• Während der Rotor 1 rotiert, befindet sich der Behälterdetektionssensor 5 zusätzlich die gesamte Zeit in einem nicht detektierenden Betriebszustand. Wenn dieser Sensor 5 die Anwesenheit des Behälters 2 während der Drehung des Rotors 1 detektiert, kann dementsprechend eine Entscheidung getroffen werden, dass der Sensor 5 einen ausgefallenen oder abnormalen Betriebszustand angenommen hat. Dies ermöglicht die Ausfalldiagnose an dem Sensor 5.
• Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Behälterdetektionssensoren 5 an vorbestimmten Positionen befestigt sind, ist es weiterhin auch zweckmäßig, dass im Gegensatz dazu die Behälterdetektionssensoren 5 gedreht werden (einen Umlauf vornehmen), um die Anwesenheit oder Abwesenheit der Behälter 2 zu detektieren. Indem im Voraus nur eine Detektionsstartposition bestimmt wird, können in diesem Fall ein oder mehrere Behälterdetektionssensoren 5 dessen Detektion erzielen. In einem Fall, in dem mehrere Behälterdetektionssensoren 5 für die Detektion verwendet werden, wird die Detektion der Anwesenheit oder Abwesenheit der Behälter 2 machbar, ohne einen Umlauf des Rotors 1 zu erfordern, was zur Verkürzung der zur Detektion notwendigen Zeit beiträgt und die Arbeitseffizienz oder Verarbeitbarkeit verbessert.
• Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform ein berührungsloser Näherungsschalter oder dergleichen als Behälterdetektionssensor 5 angewandt wird, ist es außerdem auch zweckmäßig, einen berührenden oder Kontaktschalter zu verwenden. Außerdem sind der oben erwähnte berührende Schalter oder der berührungslose Näherungsschalter oder dergleichen nicht besonders auf die in der oben beschriebenen Ausführungsform erwähnten Positionen begrenzt, vorausgesetzt, dass ihre Positionen eine sichere Detektion der Behälter 2 zulassen. Beispielsweise ist es auch zweckmäßig, dass die Schalter im Inneren (Innenwandfläche oder Bodenfläche) der Rotationskammer 10 angeordnet sind, oder dass sie sich an einem unteren Abschnitt (einem Abschnitt über dem Rotor 1) einer Tür (nicht gezeigt), die zum Schließen der Rotationskammer 10 vorgesehen ist, befinden.
• Wie es oben beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Abnormalität der Schwingbewegung (Rückkehrbewegung) der Behälter zu detektieren; indem die Behälterpositionen detektiert werden, wenn sich der Rotor in einem angehaltenen Betriebszustand befindet, was eine Probe oder eine Prüfsubstanz und die Vorrichtung schützt und im Voraus die Wartung erlaubt.
• Zusammengefasst sind in einer Zentrifuge mit einem Rotor, der an einer Antriebswelle drehbar montiert ist und mehrere Behälteraufnahmeabschnitte aufweist, und mehreren Behältern, die in den Behälteraufnahmeabschnitten schwingfähig angeordnet sind, mehrere Sensoren vorgesehen, um jeden Behälter zu detektieren. In einem Fall, in dem keiner der Sensoren den Behälter detektiert, wenn sich der Rotor in einem angehaltenen Betriebszustand oder in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl befindet, wird eine Entscheidung getroffen, dass eine Abnormalität einer Schwingbewegung des Behälters aufgetreten ist, und die Tatsache des Auftretens der Abnormalität wird einem Benutzer mitgeteilt. Dies lässt es zu, dass abnormale Zustände der Vorrichtung detektiert werden können, wodurch eine Probe und eine Vorrichtung geschützt und im Voraus die Wartung der Vorrichtung ermöglicht wird.

Claims (10)

1. Zentrifuge, umfassend:
einen Rotor (1), der an eine Antriebswelle (9) drehbar montiert ist und mehrere Behälteraufnahmeabschnitte aufweist,
Behälter (2), die in den Behälteraufnahmeabschnitten schwingfähig angeordnet sind, und
mindestens ein Sensormittel (5) zum Detektieren jedes Behälters (2).

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (5) detektiert, ob der Behälter (2) in eine vertikale Position zurückkehrt oder nicht, wenn sich der Rotor (1) in einem angehaltenen Betriebszustand oder in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl befindet.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (5) näher auf der Seite des Rotationsmittelpunktes des Rotors (1) in Bezug auf den Behälter (2) angeordnet ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Sensormittel (5) derart festgelegt ist, dass sie gleich der Anzahl von Behältern (2) ist, und dass jeweils ein Sensormittel (5) an einer Stelle, die einem jeweiligen Behälter (2) entspricht, angeordnet ist.

5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation des Rotors (1) gestoppt wird, so dass jeweils ein Sensormittel (5) einem jeweiligen Behälter (2) gegenübersteht.

6. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entscheidung hinsichtlich des Auftretens einer Abnormalität bei einer Schwingbewegung des Behälters (2) in einem Fall getroffen wird, in dem der Behälter (2) nicht detektiert wird, wenn sich der Rotor (1) in einem angehaltenen Betriebszustand oder in einem Betriebszustand mit niedriger Drehzahl befindet, und die Tatsache des Auftretens der Abnormalität einem Benutzer mitgeteilt wird.

7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position, um die herum der Behälter (2) schwingt, nach innen versetzt in Bezug auf den Schwerpunkt des Behälters (2) in einer radialen Richtung des Rotors (1) in einem Stadium, in dem der Behälter (2) sich in einem angehaltenen Betriebszustand befindet, vorhanden ist, und ein Anschlagmittel (4) an einer zentralen Seite des Rotors (1) in Bezug auf den Behälter (2) vorgesehen ist, um den Behälter (2) in einer vertikalen Position zu stoppen, wenn der Rotor (1) mit einer Drehzahl unter einem vorbestimmten Wert rotiert.

8. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn mindestens eines der Sensormittel (5) die Anwesenheit des Behälters (2) bei sich in angehaltenem Betriebszustand befindlichem Rotor (1) nicht detektiert, eine Entscheidung getroffen wird, dass eine Abnormalität bei einer Schwingbewegung des Behälters (2) aufgetreten ist, und die Tatsache des Auftretens der Abnormalität einem Benutzer mitgeteilt wird.

9. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn mindestens eines der Sensormittel (5) die Anwesenheit des Behälters (2) bei sich in einem rotierenden Betriebszustand befindlichem Rotor (1) detektiert, eine Entscheidung getroffen wird, dass das Sensormittel (5) einen abnormalen Betriebszustand angenommen hat.

10. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (5) von einer Art ist, die den Behälter (2) berührungslos detektiert.