DE1482747A1

DE1482747A1 - Zentrifuge und elastische Aufhaengung fuer das Lagergehaeuse der Schleudertrommel von Zentrifugen

Info

Publication number: DE1482747A1
Application number: DE1965W0038823
Authority: DE
Inventors: Bange Joseph B; Laven Thomas R
Original assignee: Western States Machine Co
Current assignee: Western States Machine Co
Priority date: 1964-05-19
Filing date: 1965-03-23
Publication date: 1970-04-02
Also published as: DE1482747C3; US3333707A; NL6506253A; BE664108A; FR1433630A; GB1101801A; DE1482747B2

Description

DIPL.-PHYS. DR. RER. NAT. JÜRGEN SCHJRDE WAHN 1482747 PATENTANWALT

S MÖNCHEN 55 ■ AICHACHER STRASSE 36 TELEFON (0811) 74 33 55 · TELEGRAMME: STRUCTURPATENT MÖNCHEN

P 14· 82 74-7.5 1A-201 - w1/3

2$. Juli 1969

Beschreibung zu der "Patentanmeldung

THE WESTEEN STATES MOHIKE COMPANY, Hamilton, Ohio / USA

> betreffend

Zentrifuge und elastische Aufhängung für das Lagergehäuse der Schleudertrommel von Zentrifugen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge, bei der die vertikal gelagerte Welle der Schleudertrommel eine Riemenscheibe trägt, die über einen Antriebsriemen von einem ortsfest angeordneten Motor antreibbar ist.

Bei Zentrifugen, bei denen der Antriebsmotor starr mit dem Lagergehäuse einer vertikal gelagerten Welle der Schleudertrommel verbunden ist, sind verschiedene Ausführungen von elastischen Aufhängungen des Lagergehäuses bekannt, die gleichmäßig über dessen Umfang verteilt das Lagergehäuse zusammen mit dem Antriebsmotor gegenüber

00 98U/00U Neue Unterlagen (Art. 7.11 _Abe. 2 Nr. 1 satz 3 de₈ And.™™«. _v. 4. ₉.

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einer ortsfesten Basis so abstützen, daß die Schleudertrommel, das Lagergehäuse und der Antriebsmotor unter . der Unwucht vertikal und horizontal schwingen und kreiseln können.

So sind für die elastische Halterung des Lagergehäuses sowohl über Hollen geführte endlose Bänder als auch Aufhängungen mit verschiedenartigstem, z.B. zylindrischem, hohlzylindrischem und konischem, Querschnitt einer elastomeren Abstützmasse sowie Gummimetallelemente bekannt, die gegebenenfalls vorgespannt werden können. Bei einer bekannten Anordnung wird die eine Seite der Aufhängung mit der ortsfesten Basis und die andere Seite mit dem Lagergehäuse verbunden. Bei einer anderen bekannten Anordnung werden paarweise Aufhängungsaggregate benutzt, wobei an der Basis oder an dem Lagergehäuse ein gabelartiger Halter vorgesehen ist, zwischen dessen Gabelarmen jeweils ein einander zugewandtes Paar Bolzen der Aufhängung so angeordnet ist, daß deren anderen Enden einen mit dem anderen Lagerteil, wie Basis oder Lagergehäuse, verbundenen Haltearm in der Mitte zwischen den Gabelarmen abstützen.

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Bei großen Hochleistungszentrifugen läßt sich nun der AntrieiSiifiotor nicht mehr direkt mit dem Lagergehäuse verbinden*' '^sondern er wird stattdessen ortsfest angeordnet, und die Kraftübertragung erfolgt über einen Riemen auf eine Riemenscheibe ander Welle der Schleudertrommel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch-bei einer aolchen Hochleistungszentrifuge ein Kreiseln der Schleudertrommel unter Unwucht noch zuzulassen, ohne daß dabei die Spannung des Antriebsriemens ernsthaft nachteilig beeinflußt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß, wie an sich bekannt, ein Lagergehäuse für die Welle der Schleudertrommel durch mindestens drei gleichmäßig rings um die Welle verteilte flexible Aufhängungen auf einer ortsfesten Basis montiert ist und jede Aufhängung einen mit der Basis starr verbundenen ersten Halter und einen mit dem Lagergehäuse starr verbundenen zweiten Halter aufweist, die federnd-nachgiebig relativ zueinander beweglich sind, und daß die mit dem Lagergehäuse starr verbundenen zweiten Halter bei durch Unbalance kreiselnder Rotation der Schleudertrommel um ein gemeinsames Kreiselzentrum kreiseln, das mit dem axialen und radialen Zentrum der Riemenscheibe zusammenfällt.

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BAD ORIGINAL

Durch die bei der Erfindung gewählte Aufhängung wird gewährleistet, daß auch bei Schwingungen und Kreiselbewegungen des Schleuderkorbes die Riemenscheibe annähernd in ■Ruhe bleibt und damit auch die Spannung des Antriebsriemens nicht nachteilig beeinflußt wird.

Eine konstruktive Verwirklichung dieser Erfindungsidee läßt sich dadurch erreichen, daß die ersten und zweiten Halter der Aufhängungen jeweils in an sich bekannter Weise durch elastomere Masse aneinander gebunden sind, und daß jede dieser Aufhängungen für sich ein dynamisches Zentrum besitzt, die alle in einer durch das axiale und radiale Zentrum der Riemenscheibe verlaufenden Ebene normal zur Welle liegen.

Vorzugsweise ist nach der Erfindung vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise der eine Halter ein horizontaler Haltearm ist, der zwischen zwei übereinander angeordnete Halteteile des anderen Halters greift und mit dessen beiden Halteteilen jeweils über eine horizontal und vertikal elastisch nachgiebige Masse verbunden ist, und daß die Riemenscheibe in der horizontalen Ebene der mit der Basis starr verbundenen Haltearme angeordnet ist. Es versteht sich, daß dabei für die Lagebestimmung des horizontalen Haltearmes in erster Linie dessen an der elastomeren Masse angreifender Teilbereich maßgeblich ist.

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Speziell hat pich eine Konstruktionsweise der Zentrifuge bewährt, bei der die Riemenscheibe am unteren Ende der Welle der Schleudertrommel angeordnet ist und sich . das über der Riemenscheibe angeordnete Lagergehäuse in eine nach unten offene Hohlnabe der Schleudertrommel erstreckt und Je ein Lager für die Welle der Schleudertrommel an deren oberem Ende und unterhalb des Bodens der Schieudertrommel aufwei st.

Die Erfindung betrifft ferner elastische Aufhängungen für das Lagergehäuse einer vertikal gelagerten Welle der Schleudertrommel einer^Zentrifuge, wobei die bei der Zentrifuge gemäß der Erfindung Anwendung findende an sich bekannte Bauart der elastischen Aufhängung speziell für Zentrifugen der eingangs genannten Gattung mit ortsfest angeordnetem Antriebsmotor und Kraftübertragung über einen Riementrieb weiterentwickelt wurde, Jedoch auch bei anderen Zentrifugen, etwa mit am Lagergehäuse befestigtem Antriebs-

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motor, Anwendung finden kann.

Die Erfindung bezieht sich dabei auf eine elastische Aufhängung mit einem Haltearm,, der zwischen zwei mit Ab-! stand angeordnete Halteteile eines Halters greift, dessen beiden Halteteile dur£h einen Bolzen'miteinander verbunden sind, der eine Bohrung im Halteara mit Abstand durchsetzt und von elastomerer Masse umgeben ist, welche einander zsu~

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gewandte Schultern des Haltearmes und der beiden Halte-teile des Halters miteinander verbindet und im Bereich des Haltearmes von diesem radial außen eingefaßt ist.

Bei einer bekannten derartigen Aufhängung besteht die elastomere Masse aus zwei Gummihülsen, die durch den. Haltearm voneinander getrennt und zwischen dem Haltearm und jeweils einem der beiden Halteteile zwischengeschaltet sind. Der Haltearm weist dabei ringkragenförmige Einfassung en für die ihm benachbarten Bereiche des Außehumfangs der Gummihülsen auf. Die Innenflächen der Gummihülsen, haben ebenso wie die Bohrung des Haltearms Abstand gegenüber dem zentralen Bolzen·

Bei dieser bekannten Aufhängung ist die maximale horizontale Schwingungsweite durch den Abstand zwischen der Bohrung des Haltearms und dem Bolzen gegeben, und die Elastizität in horizontaler Richtung, beruht auf der Elastizität der Gummihülsen gegenüber Scherkräften. In vertikaler Richtung beruht stattdessen die Bückfederung auf der Elastizität der Gummihülsen gegenüber Kompressions- und Dehnungskräften.

Nun ist eine Scherelastizität von etwa hülsenförmigen elastomer en Massen im allgemeinen nicht so wirksam / auszunutzen wie eine Kompressions- und Dehnungselastizität. Um eine möglichst starke Schwingungsdämpfung zu er-

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halten» wird daher nach der Erfindung angestrebt, daß auch in horizontaler Bichtung lediglich eine Kompressionselastizität der elaetomeren Hasse wirksam wird.

Hierzu ist nach der Erfindung bei einer elastischen Aufhängung der genannten Art -vorgesehen, daß die Einfassung der elastomeren Hasse von der Bohrung des Haltearms gebildet ist, durch die sich die elastomere Hasse erstreckt. Nach der Erfindung wird also die in horizontaler Bichtung wirksame elastomere Hasse zwischen der Bohrung und dem zentralen Bolzen eingesperrt und vorwiegend nur auf Brück beansprucht·

Bine derartige Aufhängung läßt sich besondere vorteilhaft verwirklichen, indem die Schultern der Halteteile des Halters als zum Haltearm offene Ringräume ausgebildet und in der Bohrung des Haltearms eine elastomere Hülse und in den Ringräumen je eine elastomere Lochscheibe angeordnet und diese jeweils in dem Hingraum radial eingesperrt werden. Auf diese Weise dient die ela- ^ atomere Hülse zur horizontalen Abfederung, während die ^ elaetomeren Lochscheiben zur vertikalen Abfederung dienen und Hülse und Lochscheiben den jeweiligen Anforderungen entsprechend gesondert als einfache Bauelemente bemessen werden können.

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Nach, der Erfindung läßt sich nicht nur die Schwin- gungsweite auf ein relativ kleines Ausmaß abdämpfen, sondern die Dämpfungscharakteristik kann zusätzlich stark progressiv eingestellt werden. Hierzu ist nach der Erfindung vorgesehen, daß an den dem Haltearm zugewandten Seiten der elastomeren Lochscheiben am Haltearm angebrachte Widerlager angreifen, die sich axial in Richtung vom Haltearm zu den Halteteilen des Halters verjungen. Diese Widerlager lassen sich in einfacher Weise von abgestuften Zwischenringen bilden. Zweck·dieser Anordnung ist, die elastomere Masse der Lochscheiben daran zu hindern, über ein durch die Formgebung der Widerlagerfläche relativ zum ringförmigen Aufnahmeraum der Lochscheiben gegebenes Maß hinaus eine Verformung in Richtung aus dem Ringraum heraus durchzumachen.

Primär wird durch diese Maßnahme eine progressive Abdämpfung von Vertikalschwingungen erreicht. Wenn jedoch, wie es vorzugsweise der Fall ist, die elastomere Hülse einen sie radial innen und radial außen völlig einschließenden Ringraum ausfüllt, der außen von der Bohrung des Haltearms und gegebenenfalls den Zwischenringen und innen von dem Bolzen gebildet· wird, pflanzen sich Volumenänderungen der elastomeren Hülse bei deren Horizontalbeanspruchung stirnseitig auch auf die Lochscheiben fort und suchen diese zu verformen, was wiederum

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durch, die Widerlagerf lachen nur begrenzt möglich ist. Dadurch erhält man auch eine progressive tfederungscharakteristik gegenüber Holzontalschwingungen. Um eine gute Übertragung der Verformung der elastomeren Hülse auf die Lochscheiben zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Stirnflächen der elastomeren Hülsen an den elastomeren Scheiben anliegen.

Es versteht sich, daß für die progressive Abfederung die elastomeren Lochscheiben die Ringräume der Halteteile

möglichst ganz ausfüllen sollen.

Die Ringräume lassen sich einfach durch schalenförmige Halteteile des Halters realisieren.

Vorzugsweise ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Abstand zwischen den Halteteilen einstellbar ist. Hierdurch läßt sich über die Vorkompression der elastomeren Masse die Eigenfrequenz der elastischen Aufhängung verstellen, so daß deren Eigenfrequenz von der Betriebsfrequenz der Zentrifuge verschieden ist und unerwünschte A Re sonanz er scheinungen vermieden werden.

Bei Verwendung schalenförmiger Halteteile läßt sich die Einstellbarkeit der Vorkompression der elastomeren Hasse einfach realisieren, indem der eine schalenform!-

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ORlSlNAL INSPECTED

ge Halteteil auf dem Bolzen befestigt und der andere schalenförmige Halteteil längs des Bolzens verschiebbar ist und von einer Mutter, die in ein Gewinde des durch den beweglichen schalenförmigen Halteteil ragenden Bolzens eingreift, in Richtung zum festen schalenförmigen Halteteil spannbar ist. Mit einer jeweils passenden Abstandshüle zwischen der elastomeren Hülse und dem zentralen Bolzen läßt sich dabei sowohl ein Hilfsmittel für die Einstellung der Vorkompression gewinnen als auch der Durchmesser der elastomeren Hülse für die Abfederung optimal wählen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt, teilweise weggebrochen und vertikal geschnitten, eine Seitenansicht einer Zentrifuge mit einer flexiblen Montierung für ihren Korb gemäß der Erfindung ;

Fig. 2 zeigt einen detaillierten horizontalen Schnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1, Jedoch in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 zeigt einen detaillierten vertikalen Schnit/fc nach der Linie 3-3 von Fig. 2}

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ORlGiNAL SUSPECTED

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. Fig. 4 zeigt einen abgebrochenen Querschnitt, der zu einem Teil der Fig. 3 korrespondiert, jedoch zur Illustration der Justierung eines der Montierungsaggregate der flexiblen Aufhängung zum Indern von deren Eigenfrequenz dient; und

Fig. 5 zeigt eine Ansicht ähnlich der der Fig. 4·, die jedoch das Montierungsaggregat in einer verstellten Lage zeigt.

Wendet man sich nun den Zeichnungen im einzelnen zu, und zwar zunächst Fig. 1, so erkennt man, daß dort die Erfindung an einer kontinuierlichen Zentrifuge 10 angewandt ist, die im allgemeinen einen kegelstumpfförmigen Korb aufweist, der innerhalb eines Gehäuses 12 um eine normalerweise vertikale Achse drehbar montiert ist. Der Korb 11 wird unten beispielsweise durch einen Motor 15 angetrieben, der in geeigneter Weise auf einer starren Basisstruktur 14 der Zentrifuge unterstützt ist. und auf seiner Welle eine V-Ghirt-Riemenseheibe 15 besitzt und damit über die V-Gurte 16 ein V-Riemenrad 17 antreibt, das am unteren Ende der Korbwelle 18 befestigt ist und unter den Korb 11 ragt.

Da sich die Erfindung nur auf die flexible Aufhängung 19 bezieht, mit der der Korb 11 drehbar im Gehäuse 12 montiert ist, soll nur eine allgemeine Beschreibung der Ar-

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BAD ORIGINAL

beitsweise und der Anordnung der Zentrifuge 10 gegeben werden, wie sie zum Verständnis der Probleme benötigt wird, die mit Hilfe der flexiblen Aufhängung 19 gelöst werden. Demgemäß sei festgestellt, daß die Mischung von Flüssigkeiten und festen Bestandteilen, die zentrifugiert bzw. separiert werden sollen, in die Zentrifuge 10 über eine (nicht gezeigte) Speiseleitung eingeführt wird, die sich von oben in den Korb 11 erstreckt und ihren Inhalt am Bo-

den des letzteren bzw. in dessen Nähe abgibt. Aufgrund der α kontinuierlichen Zufuhr der Mischung zum Korb und der kontinuierlichen Rotation des letzteren wandert die Mischung nach oben und nach außen entlang der Innenfläche der kegel stumpf förmigen Seitenwand des Korbes. Die Innenfläche der Korbwand ist von einem perforierten Schirm gebildet, und die Korbwand besitzt geeignete Drainage- bzw. Abführöffnungen, die sich durch sie hindurcherstrecken. Während die Mischung aufwärts längs der Wand des Korbes 11 wandert, bewirkt die Zentrifugaieinwirkung, daß die flüssigen Bestandteile der Mischung auswärts durch die Wand des Kor- W bes wandern, um sich in einer Innenkammer 20 des Gehäuses 12 zu sammeln, während die festen Bestandteile der Mischung über die Oberkante des Korbes 11 radial auswärts abgegeben und in einer Außenkammer 21 gesammelt werden.

Man erkennt, daß während des oben kurz beschriebenen Betriebs der Zentrifuge die Möglichkeit besteht, daß die Mischung innerhalb des Korbes 11 nicht gleichförmig ver-

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ORISSNAL INSFECTcD

teilt wird und daß dadurch eine Balancestörung bzw. Unwucht des letzteren bezüglich seiner Rotationsachse auftreten kann. Solche Unwucht des Korbes während seiner mit relativ hoher Geschwindigkeit erfolgenden Rotation hat die Neigung, ein Kreiseln bzw. Schwingen des Korbes zu bewirken. Wenn einem solchen Kreiseln bzw. Schwingen ein starrer Widerstand entgegengesetzt wird, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn man den Korb in einer nicht flexiblen Montierung anbringt, dann entstehen in den Lagern, die die Korbweile 18 drehbar unterstützen, unerwünschte Vibrationsbeanspruchungen, die ernsthaft die Gebrauchsdauer der Lager beeinträchtigen, und fernerhin werden die entstandenen Vibrationen über die Basisstruktur 14· der Zentrifuge auf das Gesamtgehäuse derselben übertragen. Wenn andererseits der Korb 11 mit einer flexiblen Montierung versehen ist und dadurch ein Kreiseln bzw. Schwingen zugelassen ist, wenn während seiner Rotation eine Unwucht auftritt, muß dafür Sorge getragen werden, daß ein übermäßiges Anspannen der V-Gurte 16 zwischen der Riemenscheibe 15 auf der Welle des fest montierten Motors .13 und der Riemenscheibe 1? auf der Welle 18 des kreiselnden Korbes vermieden wird.

Gemäß der Erfindung weist die Aufhängung bzw. .Montierung 19 für den Korb 11 im allgemeinen ein Lagergehäuse 22 auf, in dem die Korbwelle 18 drehbar gelagert istj und wenigstens drei Montierungsaggregate bzw. -ensembles

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INSPECTED

23, die mit gleichem Abstand rund um das Gehäuse 22 verteilt sind und letzteres und damit den Korb 11 an einer starren, ringförmigen horizontalen Platte 24 flexibel aufhängen, die sich rund um das Lagergehäuse 22 erstreckt und einen Teil der Basisstruktur 14 der Zentrifuge bildet.

Damit der Schaft 18 des Korbes drehbar sowohl an Stellen oberhalb und unterhalb des Schwerpunktes des Korbes 11 unterstützt sein kann, ist der Korb vorzugsweise mit einer nach unten offenen hohlen Nabe 25 (Pig· 1 und 3) versehen, die sich im Korb im wesentlichen oberhalb des Bodens des letzteren aufwärts erstreckt. Die Welle 18 erstreckt sich koaxial innerhalb der Habe 25 und besitzt einen llansch 26 an ihrem oberen Ende, der beispielsweise durch Bolzen 27 mit der Oberseite der Nabe befestigt ist. Das Lagergehäuse 22 erstreckt sich zwischen der Welle 18 und der Nabe 25 aufwärts und enthält Lager 28 und 29 (Fig. 3), die mit vertikalem Abstand voneinander angeordnet sind und die Korbwelle 18 an Stellen an dem oberen Ende der Korbwelle und unterhalb des Bodens des Korbes 11 drehbar abstützen. So befindet sich die vertikale Lage des Schwerpunktes des Korbes 11 zwischen den Lagern 28 und 29* und aufgrund des

relativ großen vertikalen Abstandes zwischen diesen Lagern bewirkt eine Unwucht des Korbes, die ein Kreiseln

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od.er Schwingen des letzteren bewirken will, nur mäßige Radialbelastungen der Lager. -

Gemäß der Erfindung umfaßt jedes der Hontierungsaggregate 23 zwei Glieder 30 und 31» die starr mit dem Lagergehäuse 22 bzw. der Ringplatte 24 der Basisstruktür 14 verbunden sind. Wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist, weist jedes Glied 30 einen Arm 32 auf, der sich radial nach außen vom unteren Ende des Lagergehäuses 22 erstreckt und vorzugsweise mit letzterem aus einem Stück besteht. Am äußeren Ende jedes Arms 32 ist ein ^v

Anguß bzw· Auge 33 ausgebildet, das eine Gewindebohrung 34- aufweist, die sich- durch das Auge bzw. den Anguß pa- . rail el zur Achse der Welle 18 erstreckt. Jedes Glied 30 umfaßt ferner eine langgestreckte Spindel 35» die einen * mit einem Gewinde versehenen oberen Endabschnitt 36, der in die Gewindebohrung y± eingeschraubt ist, und eine he-

xagonale oder andere, nicht kreisförmige Vergrößerung 37 am Boden des mit dem Gewinde versehenen Abschnitts 36 aufweist, um einen Bolzenschlüssel oder ein anderes Werkzeug Λ aufnehmen zu können, mit dem die Spindel 35 so gedreht werden kann, daß sie mit dem zugehörigen radialen Arm 32 in dichten bzw· angespannten Eingriff kommt.

Das andere Glied 31 hat die Form eines Stützarms bzw. einer Gabel mit einem an seiner Oberseite angeordneten Puffer bzw. Kissen, das durch Schrauben 39 an die Unterseite

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der Ringplatte 24 befestigt ist, sowie einen Ansatz- "bzw. Aufhängebockabschnitt 40, der vom Boden des Gliedes bzw. Armes 31 radial nach innen in Richtung auf die Achse der Welle 18 gerichtet ist. Der Aufhängebockabschnitt 40 liegt in der horizontalen Ebene 41 (Fig. 3) bzw. befindet sich vertikal symmetrisch um diese Ebene, die sich durch das Zentrum der Riemenscheibe 17 erstreckt und außerdem die Längsmittellinie des V-Gurts 16 enthält. Der Bockabschnitt 40 besitzt eine Bohrung 42, die sich vertikal durch ihn erstreckt, d.h. parallel zur Achse der Korbwelle 18, und die mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der wesentlich größer als der Durchmesser der Spindel 35 ist, so daß sich letztere durch die Bohrung 42 mit einem beträchtlichen radialen Spiel gegenüber dieser erstreckt.

Das Glied 30 jedes Montierungsaggregats 23 besitzt auf der zugehörigen Spindel 35 solche Mittel, die ringförmige Aussparungen 43 und 44 bilden, die sich axial oberhalb und unterhalb des Bockabschnittes 40 in Richtung zu diesem erstrecken. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die ringförmigen Ausnehmungen 43 und 44 von oberen und unteren schalen- bzw. tassenartigen Elementen 45 bzw. 46 gebildet'. Das Element Λ5 besitzt ein zentrales Loch, durch das sich die Spindel 35 nach unten

erstreckt, und dieses Element 45 wird'dicht gegen die Unterseite der hexagonalen Vergrößerung 37 mittels des oberen Endes einer Abstandshüüie 47 gehalten, die sich über

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der Spindel 35 erstreckt und eine kürzere Länge als diese besitzt. Die Hülse 47 ist mittels einer Mutter 48 axial gegen das Element 45 festgelegt, die auf den unteren Gewinde endabscnnitt 49 der Spindel 35 aufgeschraubt ist. Das andere bzw. niedrigere schalenartige Element 46 besitzt ein zentrales Loch, das solche Abmessungen hat, daß es die Abstandshülse 47 aufnehmen kann, und das Element 46 ist längs der Hülse 47 mittels einer Mutter 50 Justierbar angeordnet, die auf den unteren Gewindeendabscnnitt 51 der Abstandshülse 47 aufgeschraubt ist.

Jedes Montierungsaggregat 23 gemäß der Erfindung weist ferner eine Hülse 52 aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material auf, die sich innerhalb der Bohrung 42 des Bockabschnittes 40 rund um die Abstandshülse 47 erstreckt, um relativen horizontalen Bewegungen der Glieder 30 und 31 einen nachgiebigen Widerstand entgegensetzen zu können; Ringscheiben bzw. Ringe 53 und· 54, ebenfalls aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material, füllen die von den Elementen 45 bzw. 46 gebildeten Ausnehmungen 43 und 44 aus und sind, im wesentlichen auf diese Ausnehmungen beschränkt, um axial mit der Ober- und der Unterfläche des Bockabschnittes 40 zusammenwirken zu können, und dabei vertikalen Relativbewegungen der Glieder 30 und 31 nachgiebig widerstehen zu können»

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Vie insbesondere in den Fig. 3_t 4- und 5 gezeigt ist, besitzt der Bockabschnitt 40 Mittel, beispielsweise in Gestalt abgestufter Zwischenringe 50 und 56 an seiner Ober- und Unterseite, die Flächen 57 und 58 bilden, die sich generell in Hichtung zum benachbarten schalenartigen Element 45 bzw. 46 verjüngen und an den elastomer en Scheiben 53 und 54· angreifen können.

Die oben beschriebene flexible Aufhängung 19 für den ^ Korb 11 arbeitet in folgender Veise:

* Wenn in dem in Drehung versetzten Korb 11 eine Unwucht entsteht, gestatten es die elastomere Hülse 52 und die Scheiben 53 und 54 jedes Montierungsaggregates 23, daß das Glied 30 des letzteren, das starr mit dem Lagergehäuse 22 verbunden ist, sich relativ zum Glied 31 bewegt, das starr mit der Basis struktur 14 verbunden ist, wodurch eine Abfederung bzw. Dämpfung der Montierung des Korbes erreicht wird und eine Übertragung von Erschütterungsbe-_Ä anspruchungen auf die Lager 28 und 29 und ebenso eine

Übertragung unerwünschter Schwingungen auf die Basisstruktur und damit auf das Gesamtgehäuse der Zentrifuge verhütet werden. Da sich die Bockabschnitte 40 der einzelnen Montierungsaggregate 23 vertikal und symmetrisch bezüglich der horizontalen Ebene 41 befinden, die sich.durch den. Mittelpunkt der Riemenscheibe 17 erstreckt, erfolgt das Kreiseln oder Schwingen des Korbes 11 infolge einer Unwucht des letz«

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teren ersichtlich um den Hittelpunkt der Riemenscheibe 17» wodurch übermäßige Anspannung der V-Gurte 16 vermieden wird, die sich zwischen der Riemenscheibe 17 und der Riemenseheibe 15 auf. der Welle des Antriebsmotors 13 erstrecken.

Ferner ist anzumerken, daß die beschriebene flexible Aufhängung 19 eine Charakteristik variabler Steifheit hat, d.h. daß die Gegenkraft, die den Korb 11 in seine normale vertikale Lage bringen will, entsprechend dem Ausmaß der Winkel verschiebung des Korbes aus seiner normalen Lage in ihrer Größe zunimmt. Wenn während der Botation des Korbes bei diesem Unwucht auftritt, wodurch ein Schwingen bzw. Kreiseln des Korbes um das Zentrum der Riemenscheibe 17 bewirkt wird, werden die Spindeln 35 der einzelnen Montierungsaggregate 23 nacheinander · abwärts und aufwärts relativ zu den Bockabschnitten 40 des zugehörigen Hontierungsaggregats bewegt. Das Ausmaß solcher Nieder- und Aufwärtsbewegung jeder Spindel 35 bezüglich ihres Bockabschnittes 40 hängt von der Winkelverschiebung der Korbachse von der Vertikalen während ■ der Schwingung bzw. des Kreiseins des Korbes ab. Aufgrund der im allgemeinen sich verjüngenden Form der Flächen 57 ^*¹¹⁴ 58» die an der Oberseite und am Boden jedes Bookabschnittes 40 vorgesehen sind, ist die elastomere Scheibe 53 bzw. 54-t die anfänglich eine Relativbe-

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BAD ORiGlNAL

wegung der Spindel 35 und des Bockabschnittes 4-0 einen Widerstand entgegensetzt, nicht völlig innerhalb der Ausnehmung 43 bzw- 44 eingesperrt, sondern sie kann sich axial aus dieser Ausnehmung durch den Spalt zwischen der Fläche 57 bzw. 58 und dem benachbarten Rand des schalenartigen Elements 45 bzw. 45 ausbauchen. Wenn hingegen die vertikale Relativverschiebung von Spindel 35 und Bockabschnitt 40 zunimmt, wird der Ringspalt zwischen der Fläehe 57 oder 58 und dem Rand bzw. Bord des schalenartigen Elements. 45 bzw. 46 zunehmend verkleinert» wodurch das elastomere Material innerhalb der Ausnehmung 43 ader 44 weiter abgesperrt wird, wenn dieses Material zusammengedrückt wird. Die zunehmend anwachsende Absperrung bzw. Begrenzung des elastomeren Materials innerhalb der Ausnehmung 43 oder 44, welche den Widerstand gegenüber einer axialen bzw. vertikalen Bewegung der Spindel 35 relativ zum Bockabschnitt 40 erhöht, kommt ferner dadurch zustande, daß in Abhängigkeit von dieser relativen vertikalen Bewegung die Angriffsfläche der Fläche 57 oder 58 an der elastomeren Scheibe 53 bzw. 54 ebenfalls zunehmend erhöht wird. Aus dem Vorhergehenden ersieht man, daß einer zunehmenden Unwuchtkraft, die Anlaß zu einer zunehmenden Stärke der Schwingung bzw. des Kreiseins des Korbes 11 während seiner Botation gibt, zunehmende Gegen- bzw. Wiederherstellungskräfte einen Widerstand entgegensetzen, um gedämpften bzw. flexiblen Charakter der Aufhängung für den Korb zu erhalten.

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lerner zeigt ein Vergleich der Fig. 3 und 4, daß durch ein Drehen der Mutter 50 jedem Montierungsaggregat 23 die Möglichkeit gegeben ist, das schalenartige Element 4-3 axial längs der Abstandshülse 47 zu verschieben und dadurch den axialen Abstand zwischen den Elementen 45 und zu verändern. Wenn der axiale Abstand zwischen den Elementen 45 und 46 verringert wird, treten die allgemein sich verjüngenden Flächen 57 und 58 an der Ober und Unterseite des Bockabschnittes 40 in die Ausnehmungen 43 und 44 und erhöhen damit die vorgespannte Kompression der elastomeren Scheiben 53 und 54. Man erkennt, daß solch ein Wechsel in der vorgespannten Kompression der elastomeren Scheiben 53 und 54 die Steifigkeit der flexiblen Aufhängung 19 verändert und dadurch zu einer anderen Eigenfrequenz der flexiblen Aufhängung führt. Dementsprechend kann die Eigenfrequenz der flexiblen Aufhängung 19 so justiert werden, daß sie wesentlich gegenüber den Geschwindigkeiten bzw. Frequenzwerten differiert, mit denen der Korb 11 während des normalen Betriebes der Zentrifuge 10 gedreht wird. Damit.kann man die Verstärkung bzw. Vervielfachung der Schwingung bzw. Kreiselbewegung des Korbes vermeiden, die entstehen würde, wenn eine Unwucht im Korb entsteht, während letzterer mit der Eigenfrequenz seiner flexiblen Aufhängung gedreht wird.

Man erkennt, daß die Enden der elastomeren Hülse 52, welche horizontalen Eelativbewegungen jeder Spindel 35

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und des Bockabschnittes 40 einen nachgiebigen Widerstand entgegensetzen, in Kontakt stehen mit den zugehörigen elastomer en Scheiben 53 und 54-» so daß ein Wechsel in der Vorkompression der elastomeren Scheiben, wie er oben beschrieben wurde, ebenfalls einen Einfluß auf die 'Vorkompression der Hülse 52 ausübt und damit den Widerstand der letzteren gegenüber horizontalen Relativbewegungen variiert.

Patentansprüche

Dr.S/Kl.

00381 4/0014

Claims

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25. Juli 1969

Pa "fcen-fcansp rucke

1. Zentrifuge, bei der die vertikal gelagerte Welle der Schleudertrommel eine Riemenscheibe trägt, die über einen Antriebsriemen von einem seitlich ortsfest angeordneten Motor antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, ein Lagergehäuse (22) für die Welle (18) der Schleudertrommel (11) durch mindestens drei gleichmäßig rings um die Welle verteilte flexible Aufhängungen auf einer ortsfesten Basis montiert ist und jede Aufhängung einen mit der Basis starr verbundenen ersten Halter (40) und einen mit dem Lagergehäuse starr verbundenen zweiten Halter (45, 46) aufweist, die federndnachgiebig relativ zueinander beweglich sind, und

daß die mit dem Lagergehäuse starr verbundenen zweiten Halter bei durch Unbalance kreiselnder notation der Schleudertrommel um ein gemeinsames Kreiselzentrum kreiseln, das mit dem axialen und radialen Zentrum der Riemenscheibe (17) zusammenfällt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch g e k> e η η zeichnet, daß die ersten und zweiten Halter (40; 45, 46) der Aufhängungen jeweils in an sich bekannter Weise durch elastomere Masse (52 - 54) aneinander gebunden sind,

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(Art 7 i1 Al». 2 Nr. 1 Satz 3 des Änderungsges. v. 4.9.1967)

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und daß jede dieser Aufhängungen für sich ein dynamisches /Zentrum besitzt, die alle in einer durch das axiale und radiale Zentrum der Riemenscheibe (17) verlaufenden Ebene normal zur Welle (18) liegen.

3· Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der eine Halter (40) ein horizontaler Haltearm ist, der zwischen zwei übereinander angeordnete Halteteile (4^, 46) des anderen Halters (33) greift und mit dessen beiden Halteteilen jeweils über eine horizontal und vertikal elastisch nach-

giebige Masse (52_r 53» 54) verbunden ist, und

daß die Riemenscheibe (1?) in der horizontalen Ebene (41) der mit der Basis starr verbundenen Haltearme (40) angeordnet ist.

4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (1?) am unteren Ende der Welle (18) der Schleudertrommel (11) angeordnet ist, und daß sich das über der Riemenscheibe angeordnete Lagergehäuse (22) in eine nach unten offene Hohlnabe (25) der Schleudertrommel erstreckt und je ein Lager (28, 29) für die Welle der Schleudertrommel an deren oberem Ende (28) und unterhalb (29) des Bodens der Schleudertrommel

aufwei st.

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5· Elastische Aufhängung für das Lagergehäuse einer vertikal gelagerten Welle der Schleudertrommel einer Zentrifuge, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, . mit einem Haltearm, der zwischen zwei mit Abstand angeordnete Halteteile eines Halters greift, dessen beiden Halteteile durch einen Bolzen miteinander verbunden sind, der eine Bohrung im Haltearm mit Abstand durchsetzt und von elastomerer Masse umgeben ist, welche einander zugewandte Schultern des Haltearmes und der beiden Halteteile des Hal-. ters miteinander verbindet und im Bereich des Haltearmes von diesem radial außen eingefaßt ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einfassung der elastomeren Masse (52) von der Bohrung (42) des Haltearmes (40) gebildet ist, durch die sich die elastomere Masse erstreckt.

6. Aufhängung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern der Halteteile des Halters als zum Haltearm offene Hingräume (43, 44) ausgebildet sind, und daß in der Bohrung (42) des Haltearmes (40) eine elastomere Hülse (52) und in den Ringräumen je eine elastomere Lochscheibe (53» 54) angeordnet und diese jeweils in dem Hingraum radial eingesperrt sind.

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7. Aufhängung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den dem Haltearm (40) zugewandten Seiten der elastomeren Lochscheiben (53» 54) am Haltearm angebrachte Widerlager (55» 56) angreifen, die sich axial in Richtung vom Haltearm zu den Halteteilen des Halters (33) verjüngen.

8. Aufhängung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (55» 56) von abgestuften Zwischenringen (57» 58) gebildet sind.

9« * Aufhängung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennz eichnet, daß der Abstand zwischen den Halteteilen (45, 46) einstellbar (48, 49) ist.

10. Aufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennz eichnet, daß die Ringräume (43, 44) von schalenförmigen Halteteilen (45, 46) des Halters (33) gebildet sind.

11. Aufhängung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennz eichnet, daß der eine schalenförmige Halteteil (45) auf demBolzen (35) befestigt und der andere schalenförmige Halteteil (46) längs des Bolzens verschiebbar ist und von einer Mutter (48), die in ein Gewinde (49) des durch den beweglichen schalenförmigen Halteteil ragenden Bolzens eingreift, in Richtung zum festen schalenförmigen Halteteil spannbar ist.

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12. Aufhängung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet, daß zwischen den "beiden schalenf örmigen Halteteilen (45, 46) eine den Bolzen (35) umgebende Abstandshülse (4-7) angeordnet ist,

15* Aufhängung-nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der elastomeren Hülse (52) an den elastomeren Scheiben (53, 54) anliegen.

14» Aufhangung nach einem der Ansprüche 6 bis 13 j dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Hülse (52) einen sie radial innen und radial außen völlig einschließenden Ringraum ausfüllt, der außen von der Bohrung (42) des Haltearmes (40) und gegebenenfalls den Zwischenringen (57» 58) und innen von dem Bolzen (35) bzw. der Abstandshülue (47) gebildet wird.

15* Aufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichne t, daß die elastomeren Lochscheiben (53_t 54) die Ringräume (43, 44) der Halteteile (45, 46) ausfüllen.

Dr. SAl·

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