DE112010004713T5

DE112010004713T5 - Faserverstärkter zentrifugenrotor für schwingbecher und verfahren zur herstellung eines derartigen zentrifugenrotors

Info

Publication number: DE112010004713T5
Application number: DE112010004713T
Authority: DE
Inventors: Sina Piramoon; Alireza Piramoon
Original assignee: Fiberlite Centrifuge LLC
Current assignee: Fiberlite Centrifuge LLC
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: GB201209783D0; CN102712001A; GB2488476B; US8328708B2; DE112010004713B4; JP5728491B2; GB2488476A; CN102712001B; US20110136647A1; JP2013512777A; WO2011071880A1

Abstract

Ein Zentrifugenrotor 10 mit einem die Rotationsachse 14 bildenden Rotorkern 16 wird bereitgestellt. Eine Vielzahl von Becherträgern 20a, 20b ist um die Rotationsachse 14 herum angeordnet. Der Rotor 10 weist einen ersten und einen zweiten Haltegurt 36, 38 auf, die jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Becherträger 20a, 20b umschließen, um eine Auswärtsbewegung der beiden Becherträger 20a, 20b relativ zum Rotorkern 16 zu verhindern. Der erste und der zweite Haltegurt 36, 38 kreuzen sich in einem Punkt auf der Rotationsachse 14 des Rotors 10.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zentrifugenrotoren und im Speziellen Hochgeschwindigkeits-Zentrifugenrotoren für die Verwendung mit Schwenkbechern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zentrifugenrotoren werden typischerweise in Laborzentrifugen zum Halten der Proben während des Zentrifugierens verwendet. Zentrifugenrotoren können sich in Bauweise und Größe erheblich voneinander unterscheiden, eine verbreitete Rotorstruktur ist jedoch ein Schwingbecherrotor mit einem massiven Rotorkörper, der die Außenbegrenzung bzw. die Außenwand bildet, und einer Vielzahl von Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen, beispielsweise zwei, vier oder sechs, die radial im Inneren des Rotorkörpers verteilt und symmetrisch um die Rotationsachse angeordnet sind. Die Außenbegrenzung oder Außenwand verleiht dem Rotor Festigkeit, insbesondere in Hinblick auf die hohen dynamischen Kräfte, die während des Zentrifugierens auftreten. Für die Befestigung von Probenröhrchen oder ähnlicher labortypischer Gefäße vorgesehene Schwingbecher, die bestimmte Medien enthalten, werden in die Vertiefungen eingesetzt. Während des Hochgeschwindigkeitszentrifugierens sind die Becher schwenkbar, wobei die im Allgemeinen auftretende horizontale Ausrichtung der Becher die radiale Auswärtsbewegung des in den Probenröhrchen befindlichen Materials unterstützt.
Eine herkömmliche Ausführung eines Schwingbecherzentrifugenrotors stellt ein Metallrotor dar, der für das Tragen einer geraden Anzahl von einander diametral gegenüberliegend um die Rotorachse angeordneten Schwingbechern, beispielsweise vier, sechs oder acht, ausgelegt ist. Bei Rotoren dieser Art und den sehr hohen Drehzahlen während des Zentrifugierens muss der Rotorkörper den dynamischen Belastungen und Kräften standhalten, die durch die schnelle Rotation der Schwingbecher um die zentrale Rotationsachse verursacht werden. Solche dynamischen Belastungen und Kräfte können zu Beschädigungen des Metallrotors wie etwa Ermüdungssbrüchen führen. Außerdem treten bei herkömmlichen Metallrotoren Korrosion und durch Dauerbelastung verursachte weitere Materialermüdungen auf. Schließlich resultiert die allgemein massive Bauweise herkömmlicher Rotoren in einem verhältnismäßig hohen Gewicht und mitunter hohen Herstellungskosten. Es existiert daher ein Bedarf an verbesserten Schwingbecherrotoren, die diese und andere Nachteile herkömmlicher Zentrifugenrotoren umgehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung überwindet die genannten und andere Mängel und Nachteile der Zentrifugenrotoren, die für die Verwendung zur Zentrifugierung bekannt sind. Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Die Erfindung umfasst im Gegenteil sämtliche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente, die dem Prinzip und Anwendungsbereich der Erfindung untergeordnet werden können.
In einer Ausführung ist ein Zentrifugenrotor mit einem Rotorkern vorgesehen, der die Rotationsachse des Rotors bildet. Eine Vielzahl von Becherträgern ist um die Rotationsachse herum angeordnet. Der Rotor verfügt über einen ersten und einen zweiten Haltegurt. Der erste Haltegurt umschließt ein erstes Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger, um diese an einer Auswärtsbewegung dieses ersten Paares von Becherträgern relativ zum Rotorkern zu hindern. Der zweite Haltegurt umschließt ein zweites Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger, um diese an einer Auswärtsbewegung dieses zweiten Paares von Becherträgern relativ zum Rotorkern zu hindern. Der erste und der zweite Haltegurt kreuzen sich in einem Punkt auf der Rotationsachse des Rotors. Der Rotor kann mit einer Vielzahl von länglichen Armen ausgestattet sein, die sich von einem zentralen Abschnitt des Rotorkerns erstrecken, wobei sich je ein Becherträger am Längsende eines Armes befindet. Eine mögliche Rotoranordnung kann vorsehen, dass jeder Becherträger über erste und zweite Tragezapfen verfügt, die jeweils einen Becher tragen sollen, wobei die Becherträger auf der Außenumfangslinie des Rotors liegen.
Die ersten und zweiten Haltegurte können aus einem hoch zugfesten Fasermaterial, beispielsweise Kohlefaser, Aramidfaser, Polyolefinfaser oder dergleichen, hergestellt sein. Des Weiteren können die Haltegurte aus einem Verbundstoff bestehen, in dem die Fasern in einem Harz, wie beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Duroplast, gebunden sind. Ein Verbundstoff, in welchem Kohlefasern in einem thermoplastischen Kunststoff gebunden sind, ist nur ein Beispiel. Der erste Haltegurt kann eine erste Schleife bilden, der zweite Haltegurt eine zweite Schleife, wobei die zweite Schleife weiter ist als die erste. In einer speziellen Ausführung ist der erste Haltegurt in dem Punkt, in dem sich die beiden Haltegurte kreuzen, vollständig innerhalb des zweiten Haltegurtes angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Haltegurt über eine nach außen gewölbte obere Außenseite verfügen, die dort, wo sie mit dem zweiten Paar diametral gegenüberliegender Becherträger verbunden ist, mit diesen auf einer zusammenfallenden Ebene liegt. Wenigstens eines der ersten oder zweiten Paare einander diametral gegenüberliegender Becherträger kann über entsprechende Einkerbungen verfügen, in die der erste bzw. zweite Haltegurt eingebettet sein kann.
In einer speziellen Ausführung verfügt jeder Becherträger über erste und zweite Segmente, die in einer passenden Form gewählt sind, beispielsweise einer allgemeinen V-Form, einer allgemeinen T-Form oder einer allgemeinen Y-Form, wobei die ersten und zweiten Segmente jeweils mit den ersten und zweiten Tragezapfen ausgestattet sind. Jeder der ersten und zweiten Tragezapfen kann in einem spitzen Winkel relativ zum jeweils benachbarten ersten und zweiten Haltegurt liegen. Der erste und der zweite Haltegurt, die in einer Ausführung vier Becher halten, sind jeweils rechtwinkelig zueinander angeordnet. Der Rotor kann über eine Nabe verfügen, die an den Rotorkern gekoppelt ist und zur Befestigung an einer Zentrifugenspindel vorgesehen ist. Die Nabe ist in Umfangsrichtung etwas entfernt vom ersten und zweiten Haltegurt an den Rotorkern gekoppelt.
In einer anderen Ausführung wird ein Zentrifugenrotor bereitgestellt. Der Rotor verfügt über einen Rotorkern, der die Rotationsachse des Rotors bildet, und eine Vielzahl von Becherträgern, die um die Rotationsachse herum angeordnet sind. Jeder Becherträger ist mit ersten und zweiten Tragezapfen ausgestattet, die jeweils zum Tragen eines Bechers ausgestaltet sind. Der Rotor verfügt über einen ersten und einen zweiten Haltegurt, die allgemein rechtwinkelig zueinander angeordnet sind. Der erste Haltegurt umschließt ein erstes Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger, um diese an einer Auswärtsbewegung dieses ersten Paares von Becherträgern relativ zum Rotorkern zu hindern. Der zweite Haltegurt umschließt ein zweites Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger, um diese an einer Auswärtsbewegung dieses zweiten Paares von Becherträgern relativ zum Rotorkern zu hindern. Der erste und der zweite Haltegurt kreuzen die Rotationsachse des Rotors.
In einer weiteren Ausführung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Zentrifugenrotors bereitgestellt, bei der eine Vielzahl von Becherträgern um einen Rotorkern herum angeordnet wird, in welchem die Rotationsachse liegt. Bei dieser Methode wird ein erster Haltegurt an einem ersten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger befestigt, um diese an einer Auswärtsbewegung dieses ersten Paares von Becherträgern relativ zum Rotorkern zu hindern. Der erste Haltegurt kreuzt die Rotationsachse des Rotors. Ein zweiter Haltegurt wird an einem zweiten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger befestigt, wobei der erste und der zweite Haltegurt so angeordnet werden, dass sie sich in dem Punkt kreuzen, in dem sich der erste Haltegurt mit der Rotationsachse kreuzt.
Die vorstehend genannten und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus den begleitenden Zeichnungen und der Beschreibung derselben hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen, die einen wesentlichen Teil dieser Beschreibung bilden, illustrieren Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der oben gegebenenen allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der nachstehenden detaillierten Beschreibung dazu, die Erfindung zu erklären.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zentrifugenrotors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Rotors der 1, der eine Vielzahl offener Becher trägt.
3 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie 3-3 der 1.
4 zeigt den teilweise auseinandergebauten Rotor der 1 bis 3.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 bis 4 zeigen einen beispielhaften Zentrifugenrotor 10 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Rotor 10 trägt eine Vielzahl von für die Aufnahme von Probenröhrchen und/oder ähnlicher labortypischer Gefäße 13 vorgesehenen Schwingbechern 12, um diese um eine zentrale Rotationsachse 14 zu zentrifugieren, welche vom Rotorkern 16 und dem Rotor 10 gebildet wird. Jeder der Becher 12 verfügt über einen wahlweise verschließbaren Deckel 12a und ein Paar Riegel 12b, um den Deckel während der Zentrifugierung verschlossen zu halten. Ein beispielhafter, für die Verwendung mit dem Rotor 10 geeigneter Becher 12 ist in der US-Patentanmeldung Nr. 12/429,569 mit dem Titel SCHWINGBECHER ZUR VERWENDUNG MIT EINEM ZENTRIFUGENROTOR offenbart, die im Namen der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung angemeldet ist und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in Ihrer Ganzheit zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Der Rotor 10 verfügt über eine Vielzahl von Becherträgern 20a, 20b, die zur Rotation um die Achse 14 angeordnet sind. Auch wenn die Figuren beispielhaft allgemein V-förmig vorliegende Becherträger 20a, 20b darstellen, ist es alternativ auch vorstellbar, dass die Becherträger in anderer Form, beispielsweise allgemein T-förmig oder allgemein Y-förmig oder in einer anderen Form vorliegen. Die Becherträger 20a, 20b sind so angeordnet, dass jeder der Becherträger 20a, 20b jeweils zwei Becher trägt. Genauer gesagt, verfügt jeder der Becherträger 20a, 20b über je zwei Segmente 22, 24, an deren Längsende sich jeweils ein Tragezapfen oder -bolzen 22a, 24a (4) befindet, um einen Becher 12 zu tragen. Hierzu geht je ein Tragezapfen 22a, 24a eine Verbindung mit einer Buchse ein, die sich aus einer Seitenwand des Bechers 12 erstreckt, um so den Becher 12 in der dargestellten, allgemein vertikalen Ausrichtung wie auch der allgemein horizontalen Ausrichtung (nicht dargestellt) des Bechers 12 während der Zentrifugierung zu tragen.
Die Becherträger 20a, 20b liegen auf der Außenumfangslinie des Rotors 10, wie in den 1 und 2 dargestellt. Der Rotor 10 hat also, anders als herkömmliche Schwingbecherzentrifugenrotoren, keine Außenwand oder Außenbegrenzung oder einen massiven, eine solche Außenwand oder -begrenzung bildenden Körper. Insbesondere das Fehlen solcher Außenwände bzw. -begrenzungen oder eines massiven Rotorkörpers (wie beispielsweise eines Metallkörpers mit Vertiefungen oder Bohrungen, die die Becher tragenden Ausbuchtungen darstellen) verleiht dem Rotor 10 ein relativ geringes Gewicht und vereinfacht dessen Herstellung. Nach der vorliegenden Offenbarung ist es auch vorstellbar, dass der Rotor 10 beispielsweise optional über eine sich um den Gesamtumfang erstreckende Hülle oder Schild (nicht dargestellt) verfügt, um den Luftwiderstand und Luftrauschen zu reduzieren, was beispielsweise wünschenswert sein kann, um eine bessere Temperaturkontrolle zu ermöglichen und die für den Rotor 10 aufzuwendende Antriebsenergie zu reduzieren.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 4, verfügt der Rotorkern 16 über ein erstes Paar länglicher Bauteile 31, die sich von einem zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 zwischen einem ersten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger 20a erstrecken, und über ein zweites Paar länglicher Bauteile 33, die sich von dem zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 zwischen einem zweiten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger 20b erstrecken. Demgemäß ist je einer der Becherträger 20a, 20b am Längsende je eines der länglichen Bauteile 31, 33 angeordnet. Nach einem anderen Aspekt verfügt der zentrale Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 über eine Vielzahl von Löchern 34, die, wie nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben, die Kopplung des Rotors 10 mit einer Zentrifugenspindel (nicht dargestellt) zur Hochgeschwindigkeitszentrifugierung vereinfachen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 bis 4, behält der mit allgemein geringem Gewicht konstruierte Rotor 10 dennoch die erforderliche strukturelle Stabilität während des Zentrifugierens. Diese strukturelle Stabilität ist in dieser beispielhaften Ausführung durch zwei verstärkende Haltegurte gewährleistet, die im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander angeordnet sind und eine Auswärtsbewegung der Becherträger 20a, 20b relativ zum Rotorkern 16, insbesondere relativ zum zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16, verhindern. Im Einzelnen verfügt der Rotor 10 dabei über einen ersten Haltegurt 36 und einen zweiten Haltegurt 38. Der erste Haltegurt 36 umschließt ein an diesem befestigtes erstes Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger 20a, während der zweite Haltegurt 38 ein an diesem befestigtes zweites Paar einander gegenüberliegender Becherträger 20b umschließt. Die Haltegurte 36, 38 sind so ausgerichtet, dass jedes der Segmente 22, 24 und insbesondere jeder der Tragezapfen 22a, 24a der Becherträger 20a, 20b sich in einem spitzen Winkel zu demjenigen Haltegurt 36, 38 erstreckt, der den jeweiligen Becher 20a, 20b umschließt.
Für den einschlägig bewanderten Fachmann ist ohne Weiteres erkennbar, dass der in den Figuren dargestellte spitze Winkel insofern als lediglich beispielhaft und nicht als Einschränkung zu verstehen ist, dass auch andere spitze Winkel denkbar sind. Genauer gesagt, beträgt der spitze Winkel in dieser Ausführung etwa 45 Grad, gegeben durch die spezifische Anordnung der vier Becherträger 20a, 20b und der vier von den Becherträgern 20a, 20b getragenen Becher 12. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind weitere Ausführungen denkbar mit einer abweichenden Anzahl von Bechern 12, wie beispielsweise zwei, sechs oder acht. In alternativen Ausführungen mit sechs oder acht Bechern 12 betragen die durch die Ausrichtung der Tragezapfen 22a, 24a zu den anliegenden Haltegurten 36, 38 festgelegten spitzen Winkel mehr als 45 Grad. Entsprechend beträgt dieser spitze Winkel in Ausführungen mit zwei Bechern 12 weniger als 45 Grad. Demgemäß variiert auch die Anzahl der Haltegurte in derartigen alternativen Ausführungen von den beispielhaften, in den Figuren dargestellten zwei Haltegurten 36, 38, fällt aber dennoch in den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
Jeder der Haltegurte 36, 38 besteht aus einem leichten und gleichzeitig stabilen Material, wie beispielsweise einem Fasermaterial, einem Material ohne Fasern, einem Verbundstoff oder anderen Materialien. In der in den Figuren dargestellten Ausführung bestehen die Haltegurte 36, 38 aus einer hochfesten, von einem Duroplast ummantelten Kohlefaser, was allerdings nur beispielhaft und nicht als die Erfindung beschränkend zu betrachten ist. Passende Alternativen können andere ummantelte oder nicht ummantelte hoch zugfeste Fasern umfassen. Beispielsweise, aber nicht einschränkend, können solche Alternativen eine von einem thermoplastischen Kunststoff ummantelte Kohlefaser umfassen oder eine nicht ummantelte Kohlefaser. Hierbei können die Haltegurte 36, 38 angepasst werden, indem man beispielsweise von thermoplastischem Kunststoff oder Duroplast ummantelte Filamente oder Fäden aus Kohlefaser um je ein Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger 20a, 20b wickelt und unter Einsatz von Druck und Hitze die Filamente in ihre endgültige Form bringt. Insbesondere wenn die Faser von einem thermoplastischen Kunststoff oder einem Duroplast ummantelt ist, kann das Harz in einer vorgegebenen Zeit aushärten und so mit übrigen Teilen des Rotors 10 verbunden werden. Jeder der Haltegurte 36, 38 ist, wie in den Figuren dargestellt, um je ein Paar von Becherträgern 20a, 20b gewickelt, um eine Bewegung der Becherträger 20a, 20b weg vom Rotorkern 16 während der Hochgeschwindigkeitszentrifugierung zu verhindern. Jeder der Haltegurte 36, 38 ist jeweils über den länglichen Bauteilen 31, 33 des Rotorkerns 16 angeordnet und wird von diesen getragen.
Des Weiteren verfügt jeder der Becherträger 20a, 20b über eine Einkerbung 40 (4) in geeigneter Form und Größe, um ein Stück eines der Haltegurte 36, 38 aufzunehmen und so eine Bewegung des Haltegurts 36, 38 relativ zum jeweiligen Becherträger 20a, 20b und relativ zum länglichen Bauteil 31, 33 während des Betriebs zu verhindern. Die Einkerbungen 40 dienen auch als Führung für die Haltegurte 36, 38 bei der Herstellung des Rotors 10.
Der erste und der zweite Haltegurt 36, 38 sind so am Rotor 10 angeordnet, dass sie eine erste bzw. eine zweite Schleife bilden, wobei die erste Schleife enger ist als die zweite Schleife. Im Einzelnen bildet der erste Haltegurt 36 eine erste, in figurengemäß vertikaler Richtung kleinere Schleife als die vom zweiten Haltegurt 38 gebildete zweite Schleife. Form und Maße der ersten Schleife werden hierbei auch durch Form und Maße des ersten länglichen Bauteils 31 vorgegeben, während Form und Maße der zweiten Schleife durch Form und Maße des zweiten länglichen Bauteils 33 des Rotorkerns 16 vorgegeben werden. Diese Beziehung der Maße der Haltegurte 36, 38 erleichtert ihre Positionierung im zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16. So kreuzen sich die Haltegurte 36, 38 in demselben Punkt im zentralen Abschnitt 16a, durch den auch die Rotationsachse 14 verläuft. In dem Punkt, in dem sich die Haltegurte 36, 38 kreuzen, umgibt der zweite Haltegurt 38 den ersten Haltegurt 36 in der Weise, dass sich der erste Haltegurt 36 vollständig innerhalb der vom zweiten Haltegurt 38 gebildeten zweiten Schleife befindet.
Für den einschlägig bewanderten Fachmann ist es ohne Weiteres erkennbar, dass die genaue Anordnung der Haltegurte 36, 38 im zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 lediglich beispielhaft und nicht als die Erfindung einschränkend zu betrachten ist. Es ist auch denkbar, dass die Haltegurte 36, 38 auch aus Tauen oder einseitigem Klebeband verschiedener Größen hergestellt werden können, zum Beispiel und ohne Einschränkung auch aus Kohlefaser, Kevlar oder Glasfaser, wobei die einzelnen Stränge des ersten und zweiten Haltegurts 36, 38 miteinander verflochten sind. Eine solche alternative Anordnung hätte zur Folge, dass sich die erste und die zweite Schleife in ihrer Größe nicht notwendigerweise voneinander unterscheiden. Während diese Ausführung speziell einen Rotor 10 beschreibt, der mit Haltegurten 36, 38 aus Kohlefaser ausgestattet ist, ist es alternativ denkbar, dass die Haltegurte 36, 38 aus anderen Fasern oder keine Faser enthaltenden hoch zugfesten Materialien bestehen, sofern sie die erforderliche strukturelle Stabilität des Rotors 10 gewährleisten.
Jeder der Haltegurte 36, 38 verfügt über eine obere Außenseite 36a, 38a. Die obere Außenseite 38a des zweiten Haltegurts 38 liegt allgemein in einer leichten Außenwölbung zwischen den beiden Becherträgern 20b, an denen der zweite Haltegurt 38 befestigt ist. Die obere Außenseite 36a des ersten Haltegurts 36 liegt ebenfalls in einer leichten Außenwölbung zwischen den zwei Becherträgern 20a, an denen der erste Haltegurt befestigt ist, allerdings fällt der Grad der Auswölbung geringer aus als bei der oberen Außenseite 38a des zweiten Haltegurts 38. Des Weiteren ist gemäß der dargestellten Ausführung der zweite Haltegurt 38 in die Einkerbungen 40 der Becherträger 20b so eingebettet, dass die obere Außenseite 38a auf derselben Ebene liegt wie die Becherträger 20b, genauer gesagt deren obere Außenseite 20c. Der zweite Haltegurt 38 ist in dieser Ausführung in Richtung zum zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 leicht angehoben und umfasst auf diese Weise den ersten Haltegurt 36 im zentralen Abschnitt 16a. Diese Maßverhältnisse ergeben einen Rotor 10, der einfach herzustellen und weniger wuchtig ist als herkömmliche Rotoren. Die leichte Anhebung des zweiten Haltegurts 38 wird unterstützt durch eine sich in Richtung zum zentralen Abschnitt 16a entsprechend vergrößernde Höhe des länglichen Bauteils 33 relativ zur Höhe in dessen übrigen Bereichen.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 3 und 4, verfügt der Rotor 10 über eine Nabe 50, die die Befestigung des Rotors 10 an einer Spindel (nicht dargestellt) zur zentrifugalen Rotation des Rotors ermöglicht. Die Nabe 50 ist so an den zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 gekoppelt, dass sie nicht mit dem im zentralen Abschnitt 16a befindlichen Teil der Haltegurte 36, 38 in Berührung kommt. Genauer gesagt, ist die Nabe über zwei oder mehr Mitnehmerbolzen 52 (die vorliegende Ausführung umfasst vier Mitnehmerbolzen 52) an den zentralen Abschnitt 16a gekoppelt, die sich zwischen benachbarten Teilen der Haltegurte 36, 38 erstrecken und somit in Umfangsrichtung von den Haltegurten 36, 38 beabstandet angeordnet sind. Im Einzelnen erstrecken sich die Mitnehmerbolzen 52 vertikal. Sie sind in Umfangsrichtung beabstandet voneinander zwischen den benachbarten Haltegurten 36, 38 angeordnet und werden von den Löchern 34 im zentralen Abschnitt 16a des Rotorkerns 16 aufgenommen. Die Mitnehmerbolzen 52 werden außerdem fixiert in entsprechenden Bohrungen auf der Unterseite eines Verbindungsstückes 59, das den Rotor 10 auf der antreibenden Zentrifugenspindel (nicht dargestellt) befestigt. Gemäß einem Aspekt der dargestellten Ausführung verlaufen die Außenseiten der Mitnehmerbolzen 52 tangential zu und anliegend an den Seitenkanten 36e, 38e der Haltegurte 36, 38.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 3, wird der Rotor 10 betrieben, indem die Nabe 50 auf eine passend gewählte Zentrifugenspindel (nicht dargestellt) aufgesetzt wird. Im Einzelnen wird die Spindel von einer Nabenmündung 60 an der Unterseite der Rotornabe 50 aufgenommen. Wird die Spindel in Bewegung gesetzt, wird das Drehmoment über die Mitnehmerbolzen 52 auf den Rotorkern 16 übertragen, der wiederum den Rotor 10 einschließlich der Becher 12 in Rotation versetzt.
Zwar wurden hier anhand der Beschreibung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele unterschiedliche Aspekte gemäß den Prinzipien der Erfindung veranschaulicht, und es wurden diese Ausführungsbeispiele gründlich beschrieben, doch sollen diese den Geltungsbereich der Erfindung auf diese Details nicht einschränken. Die unterschiedlichen dargestellten und beschriebenen Merkmale können einzeln und in Kombination eingesetzt werden. Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für einschlägig bewanderte Fachleute ohne Weiteres erkennbar. Die Erfindung ist in ihren breiteren Aspekten deshalb nicht auf die spezifischen Details bzw. Vorrichtungen und Verfahren oder auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Von diesen Details kann folglich abgewichen werden, ohne den Geltungsbereich des allgemeinen erfinderischen Konzepts zu verlassen.

Claims

Ein Zentrifugenrotor (10) umfassend: Einen Rotorkern (16), der die Rotationsachse (14) des Rotors (10) bildet; eine Vielzahl von Becherträgern (20a, 20b), die mit dem Rotorkern (16) wirkverbunden und um die besagte Rotationsachse (14) herum angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen ersten Haltegurt (36), der ein erstes Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) umschließt, um eine Auswärtsbewegung dieses ersten Paares von Becherträgern (20a, 20b) relativ zum Rotorkern (16) zu verhindern; und einen zweiten Haltegurt (38), der ein zweites Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) umschließt, um eine Auswärtsbewegung dieses zweiten Paares von Becherträgern (20a, 20b) relativ zum Rotorkern (16) zu verhindern, wobei der erste und der zweite Haltegurt (36, 38) sich in einem Punkt auf der Rotationsachse (14) kreuzen.
Der Rotor (10) gemäß Anspruch 1, worin besagter erster und zweiter Haltegurt (36, 38) aus Kohlefaser bestehen.
Der Rotor (10) gemäß Anspruch 2, worin besagter erster und zweiter Haltegurt (36, 38) aus von einem thermoplastischen Kunststoff oder mit Duroplast ummantelter Kohlefaser bestehen.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, worin jeder Becherträger (20a, 20b) über einen ersten und einen zweiten Tragezapfen (22a, 24a) verfügt, die jeweils für das Tragen eines Bechers (12) vorgesehen sind, wobei jeder Becherträger (20a, 20b) auf der Außenumfangslinie des Rotors (10) liegt.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, worin jeder der Becherträger (20a, 20b) über ein erstes und ein zweites Segment (22, 24) verfügt, die allgemein V-förmig angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Segmente (22, 24) jeweils die ersten und zweiten Tragezapfen (22a, 24a) aufweisen, die jeweils zum Tragen eines Bechers (12) vorgesehen sind.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, worin jeder der Becherträger (20a, 20b) erste und zweite Tragezapfen (22a, 24a) aufweist und jeder Tragezapfen (22a, 24a) zum Tragen je eines Bechers (12) vorgesehen ist, wobei jeder der ersten und zweiten Tragezapfen (22a, 24a) zum benachbarten ersten und zweiten Haltegurt (36, 38) in einem spitzen Winkel ausgerichtet ist.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend: eine Vielzahl von sich von einem zentralen Abschnitt (16a) des Rotorkerns (16) erstreckenden länglichen Armen (31, 33), wobei je ein Becherträger (20a, 20b) am Längsende je eines der länglichen Arme (31, 33) angeordnet ist;
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der erste Haltegurt (36) eine erste Schleife bildet und der zweite Haltegurt (38) eine zweite Schleife bildet, wobei die zweite Schleife weiter ist als die erste Schleife.
Der Rotor (10) gemäß Anspruch 8, worin der erste Haltegurt (36) im Kreuzungspunkt der beiden Haltegurte (36, 38) vollständig innerhalb der zweiten Schleife liegt.
Der Rotor (10) gemäß Anspruch 6, worin jeder Becherträger des ersten Paares (20a, 20b) eine obere Außenseite (20c) aufweist und der erste und zweite Haltegurt (36, 38) eine obere Außenseite (36a, 38a) aufweisen, die auf einer nach außen gewölbten Ebene liegt, welche mit der oberen Außenseite (20c) jedes Becherträgers des zweiten Paares (20a, 20b) zusammenfällt.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, worin mindestens eines der ersten und zweiten Paare von Becherträgern (20a, 20b) jeweils eine Einkerbung (40) aufweist, in welche der erste bzw. zweite Haltegurt (36, 38) eingebettet wird.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der erste und der zweite Haltegurt (36, 38) im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander angeordnet sind.
Der Rotor (10) gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend: eine Rotornabe (50), die an den Rotorkern (16) gekoppelt ist und zur Befestigung an einer Zentrifugenspindel vorgesehen ist, wobei die Rotornabe (50) in Umfangsrichtung beabstandet zum ersten und zweiten Haltegurt (36, 38) an den Rotorkern (16) gekoppelt ist.
Der Rotor (10) gemäß Anspruch 13, worin die Kopplung der Rotornabe (50) an den Rotorkern (16) über eine Vielzahl von Mitnehmerbolzen (52) erfolgt, welche sich vom Rotorkern (16) erstrecken und Außenoberflächen aufweisen, wobei wenigstens eine der Außenoberflächen der Mitnehmerbolzen (52) wenigstens einen der ersten bzw. zweiten Gurte (36, 38) berührt, wenn die Rotornabe (50) an den Rotorkern (16) gekoppelt ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Zentrifugenrotors (10), umfassend: die Anordnung einer Vielzahl von Becherträgern (20a, 20b) um einen eine Rotationsachse (14) aufweisenden Rotorkern (16), dadurch gekennzeichnet dass ein erster Haltegurt (36) an einem ersten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) befestigt wird, um eine Auswärtsbewegung dieses ersten Paares einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) relativ zum Rotorkern (16) zu verhindern, wobei der erste Haltegurt (36) die Rotationsachse (14) kreuzt; ein zweiter Haltegurt (38) an einem zweiten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) befestigt wird; und der erste und der zweite Haltegurt (36, 38) so angeordnet werden, dass sie sich im Kreuzungspunkt des ersten Haltegurtes (36) mit der Rotationsachse (14) kreuzen.
Verfahren gemäß Anspruch 15, worin die Befestigung des ersten und zweiten Haltegurtes (36, 38) am ersten bzw. zweiten Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) mittels Wicklung des ersten bzw. zweiten Haltegurtes (36, 38) um das erste bzw. zweite Paar einander diametral gegenüberliegender Becherträger (20a, 20b) erfolgt.