DE1782602C - Zentrifugenläufer mit Schwenkbechern - Google Patents

Description

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ehe Luftwirbelung und erhöhte Luftreibung zur FoI- zentrisch zur Drehachse angeordneten, mit der Nabe

ge hat, also eine hohe Motorleistung erfordert, und des Zentrifugenläufers durch Traversen unverrück-

eine Erwärmung der Schleuderproben sowie Luftge- bar verbundenen Abstützring, auf^dem die Becher in

rausche verursacht. In bekannter Weise (britische ausgeschwenktem Zustand mit inren Böden aufsit-

Patentschrift 670 668) umgibt man zur Vermeidung 5 zen, erfindungsgemäß dadurch, daß die Traversen

dieser Nachteile den Zentrifugenläufei mit den aus zwei schalenförmigen Teilen mit einander zuge-

Schwenkbechern mit einem mitrotierenden Behälter kehrten Schalenöffnungen bestehen und daß zwi-

mit glatter Oberfläche, einem sogenannten Wind- sehen den zwei Teilen in der Nähe der Nabe als HaI-

schutzkessel. Der Aufwand hierfür ist jedoch relativ tevorrichtungen für die Becher Schenkelfedern mit

groß. ίο vertikaler Windungsachse angeordnet sind, wobei die

Bei dem Zentrifugenläufer gemäß der deutschen beiden Schenkel einer Feder so gekröpft sind, daß je-

Patentschrift 1 094 488 sind in der Rotorscheibe bis der Schenkel in halber Höhe des Zentrifugenläufers

zur Peripherie reichende Schlitze vorhanden, welche horizontal durch einen Schlitz in einer Traversensei-

Luftwirbelung begünstigen. Das gleiche gilt analog tenwand hindurchragt.

für die Rotoren entsprechend der britischen Patent- 15 Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden im schrift 505 446 und der deutschen Patentschrift Betrieb mit zunehmender Drehzahl des Zentrifugen-888 020. läufers und steigender Zentri ,galkraft im Becher die Die Zentrifugenläufer gemäß der deutschen Pa- Schenkel der Schenkelfedern nachgeben, die Becher tentschrift 1 094 488 und der britischen Patentschrift bewegen sich nach außen und sitzen dann auf dem 505 446 weisen eine komplizierte Formgebung auf, ao Rohrabschnitt auf. Da bei hohen Drehzahlen die welche fertigungstechnisch ungünstig ist, weil die er- Fliehkräfte sowohl der Becher als auch der schalenforderlichen Aussparungen weitgehend spanabhebend, fötmigen Traversenteile von dem Rohrabschnitt aufz. B. durch Fräsen, hergestellt werden müssen. Bei genommen werden, können die Becher und die dem Zentrifugenläufer nach der deutschen Patent- Traversenteile aus einem Werkstoff geringer Festigschrift 1 094 488 ist es außerdem noch notwendig, »5 keit bestehen. Hierzu sind insbesondere nach dem den Tragring mittels Schrauben zu fixieren. Die hier- Spritzgußverfahren hergestellte Werkstoffe aus zu in dem Tragring erforderlichen Gewindebohrun- Nichteisenmetall, beispielsweise Leichtmetall, oder gen schwächen diesen in seinem an der Rotorperi- aus Kunststoff geeignet. Eine nachträgliche spanabpherie gelegenen Querschnitt, wo e- einer hohen hebende Bearbeitung dieser Teile entfällt somit.
Fliehkraft ausgesetzt ist. 30 Die erfindungsgemäß vorgesehenen Schenkelfe-Es ist aus der britischen Patentschrift. 505 446 dem können eine beliebig flache Federkennlinie aufauch bekannt, Zv-r Lagerung der schwenkbaren Be- weisen und im Ruhezustand vorgespannt sein. Man eher, welche das zu zentrifugierende Gut aufnehmen, kann die Vorspannung so groß wählen, daß die in dem Zentrifugenläufer je eine stabförmige Feder Schwenkbewegung der Becher bis zu de^r ausreichend zu verwenden. Diese Feder ist bei stehendem Läufer 35 waagerechten Lage bereits dann erfolgt, wenn die Fevollkommen entspannt. Die maximale Federkraft der sich noch am innenliegenden Anschlag der muß längs eines sehr kurzen Federwegs erreicht wer- Schlitze befindet. Mit der Wahl der Windungszahl den. Schon bei geringfügiger Überschreitung des und des Drahtdurchmessers kann die Materialspan-Federweges tritt sehr schnell eine Überlastung der nung in der Schenkelfeder nach der Erfindung fast Feder ein. Besonders aber ist bei der steilen Feder- 4° beliebig weit herabgesetzt und damit die Betriebssikennlinie praktisch nicht zu gewährleisten, daß am cherheit des Zentrifugenläufers vergrößert werden,
gleichen Punkt des Federwegs genau die gleiche Nicht zuletzt läßt sich im Gegensatz zu einer kur-Federkraft vorhanden ist, also, daß die Becher stets zen, stabförmigen Feder eine Schenkelfeder ohne an der gleichen, ausreichend waagerechten Stellung Schwierigkeiten bei der Fertigung sehr genau auf die am Stützring aufsetzen. +5 gewünschte Federkraft einstellen.

Auf die Unsicherheit des Betriebes von Zentrifu- Dadurch, daß erfindungsgemäß die Schenkel der

galläufern, bei denen biegsame elastische Drähte zur Schenkelfedern jeweils zwischen zwei schalenförmi-

Halterung der Becher verwendet werden, wird daher gen Bauteilen gehaltert sind, ergibt sich eine einfa-

bereits in der deutschen Patentschrift I 094 488 hin- ehe, betriebssichere Konstruktion, ohne daß besonde-

gev.iesen. Zur Vermeidung dieser Unsicherhell wird 50 re Aufnahmegehäuse für die Federn erforderlich wä-

dort jedoch die Aufhängung der Becher an einer fest ren.

am Körper des Zentrifugenläufers angeordneten star- Die erfindungsgemäße Ausbildung des Zentrifuren Achse vorgeschlagen. genläufers ^us einfach herzustellenden schalenförmi-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gen Bauteilen ergibt eine glatte Oberfläche des Läu-Zentrifugenläufer mit vertikaler Drehachse und 55 fers im Laufzustand. Die rechteckigen Becher füllen schwenkbar gelagerten Bechern zu schaffen, der ohne die Hohlräume zwischen den beiden ächalenförmigen aufwendige spanabhebende Bearbeitung, wie Form- Teilen vollkommen aus, weil die Gesamthöhe der Fräsen, hergestellt werden kann und im Laufzustand beiden schalenförmigen Teile genau der Becherbreite eine möglichst wenig zerklüftete Oberfläche aufweist. entspricht. Die Bauhöhe und die Querschnittsfläche Außerdem muß der Zentrifugenläufer eine nicht zu 60 des erfindungsgemäßen Zentrifugenläufers sind klein, geringe Anzahl von schwenkbaren Bechern, minde- Dadurch wird der Luftwiderstand weiter verringert, stens jedoch vier Stück, aufnehmen können. Ferner Da die Luftreibungsverluste mit ansteigender Drehmuß der Zentrifugeiiläufer eine Halterung für die Be- zahl erheblich zunehmen, wird mit dem erfindungscher aufweisen, welche die hohen Anforderungen an gemäßen Zentrifugenläufer auf Grund seines gerindie Betriebssicherheit erfüllt. 85 gen Luftwiderstandes ohne Steigerung der Motorlei-Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Zentrifugen- stung eine höhere Enddrehzahl erreicht als mit beläufer mit vertikaler Drehachse, mit schwenkbar an kannte; Zentrifugenläufern. Da die Drehzahl die Haltezapfen gelagerten Bechern und mit einem kon- Leistung quadratisch beeinflußt, wird eine höhere

Trcnnlcistung erzielt. Darüber hinaus erlaubt es der tern an der Unterseite des Zcntrifugcnläufers bc-

urfindungsgemäße Aufbau des Zentrifugenläufcrs, wirkt.

ohne besondere Schwierigkeiten mindestens vier, vor- Zwischen den Traversen 4 bleiben im Ausfüh-

zugsweise sogar mehr als vier Becher im Zentril'u- rungsbeispiel sechs rechteckige Aussparungen für die

gcnläufcr anzuordnen. 5 schwenkbaren Becher 16 frei. In den Fig. 1 und 2

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- ist links die Lage eines Schwenkbechers bei stillstc-

beispiels näher beschrieben. hendem Zentrifugenläufer, also vertikal hängend.

Es zeigt dargestellt, während im rechten Teil strichpunktiert

F i g. 1 eine Aufsicht auf einen Zentrifugenläufer, die Lage eines Bechers 16 bei laufendem Zentrifu-

wobei von zwei Traversen das obere schalenförmige io genläufer, also in ausr;°schwenktem Zustand, einge-

Traverseteil abgenommen ist, zeichnet ist. Im Ausfuhrungsbeispiel besitzen die

F i g. 2 eine Seitenansicht auf einen Zentrifugen- Schwenkbecher 16 einen rechteckigen Querschnitt,

läufer gemäß Schnitt A-B von Fig. 1. Wie aus dem rechten Teil der F i g. 2 hervorgeht, ent-

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäß spricht die Höhe des Schwenkbechers im ausgeausgebildeten Zentrifugenläufers bildet der Rohrab- 15 schwenkten Zustand der Höhe der Nabe 2. Die den schnitt 1. Dieser Rohrabschnitt ist konzentrisch zur Traversen 4 zugekehrten Wände der Becher 16 wei-Nabc 2 angeordnet. Der radiale Abstand des Rohr- sen etwa die doppelte Wandstärke auf wie die der abschnitts 1 von der Nabe 2 ist größer als die Höhe Nabe 2 bzw. dem Rohrabschnitt 1 zugekehrten Wäneines Bechers 16. Als einziges Bauteil des Zentrifu- de der Becher. Die den Traversen 4 zugekehrten Begenläufers ist der Rohrabschnitt 1 aus hochfestem ao cherwände sind mit einer Aussparung 17 versehen, Material hergestellt. Er nimmt alle auftretenden Zen- welche, wie aus der linken Hälfte der Fig. 1 hervortrifugalkräfte auf. Die Nabe 2 ist mit einer konischen geht, eiren dreieckigen Längsschnitt aufweisen. Im Bohrung 3 zur Befestigung des Zentrifugenläufers auf Bereich dieser Aussparung 17 ist die Wandstärke des einer Zentrifugenwelle versehen. Die Nabe 2 und der Bechers etwa gleich den Wandstärken der Schwenk-Rohrabschnitt 1 sind durch Traversen 4 unverrück- »5 becherwände, die der Nabe 2 bzw. dem Rohrabbar miteinander verbunden. Der im Ausführungsbei- schnitt 1 zugekehrt sind. In der spitzwinkeligen Ecke spiel dargestellte Zcntrifugenläufer ist für die Auf- 17' der Aussparung 17 hängen die Becher in Schennahme von sechs Bechern 16 ausgebildet. Entspre- kein 18, die aus den Traversen 4 hcrausragen. Diese chend weist der Zentrifugenläufer sechs Traversen 4 Schenkel 18 sind die Enden von sechs Schenkelfeauf. Jede Traverse 4 besteht aus zwei gleichen scha- 30 dem 19. Diese Schenkelfedern sind mit ihrer Winlonförmigen Teilen 5 und 6. Die Öffnungen der Scha- dungsachse vertikal zwischen den schalenförmigen len 5 und 6 sind einander zugekehrt. Wie aus dem Teilen S, 6 angeordnet, so daß je ein Federschenkel rechten Teil der F i g. 1 ersichtlich, weisen die oben und unten liegt. Die Schenkel 18 der Federn 19 Traversenhalbschalen einen kreissektorförmigen sind jedoch so gekröpft, daß sie in halber Höhe hori-Querschnitt auf. Die Außenkante 7 des Kreissektors 35 zontal in der Mitte des Zentrifugenläufers aus den ist der Krümmung des Rohrabschnittes 1 angepaßt. Traversen 4 herausragen. Kurze Schlitze 23 in den Die schalenförmigen Traversenteile 5, 6 besitzen an Seitenwänden 9 und 10 der schalenförmigen Teile 5, der der Nabe 2 zugekehrten Seite einen Y-förmigen 6 bilden die Anschläge für die Schenkel 18 der Fe-Ansatz 8. Die Höhe dieses Ansatzes 8 und die der dem 19. Im entspannten Zustand der Federn liegen Seitenwände 9, 10 der schalenförmigen Traversentei- 40 die Schenkel an den innenliegenden Enden der Ie beträgt die Hälfte der Höhe der Nabe 2. Die Y- Schlitze 23 an. In diesem Zustand können die eingeförmigen Ansätze 8 weisen Schenkel 13 auf und lie- setzten Becher 16 mit der unteren Kante 20 am gen formschlüssig an der Nabe 2 an. Der Querschnitt Rohrabschnitt 1 vorbei in die horizontale Lage ausdes mittleren Teilstückes der Nabe 2 weist im Aus- schwenken, wenn die Zentrifuge anfährt. Mit lunehführungsbeispiel mit sechs Traversen und sechs Be- 45 mender Drehzahl des Zentrifugenläufers und steigenchern die Form eines Sechsecks auf. Bei 11 und 12 der Zentrifugalkraft im Becher 16 geben die Sehenhat die Nabe 2 einen zylindrischen Ansatz. Hier grei- kel der Federn 19 nach; die Becher bewegen sich fen die schalenförmigen Teile 5, 6 über die Nabe 2 nach außen und sitzen auf dem Rohrabschnitt 1 auf und fixieren sie in vertikaler Richtung. An der Peri- Zur Halterung der Schenkelfedern 19 befinden sicr pherie des Zentrifugenläufers weisen die schalenför- 50 in den schalenförmigen Teilen 5, 6 Rohransätze 21 migen Traversenteile einen überstehenden Rand 14 mit Aussparungen für die Schenkel 18. Verstär auf, welcher auf dem Rohrabschnitt 1 aufliegt. Hier- kungsrippen 22 leiten die Fliehkräfte der Schenkelfe durch wird der Rohrabschnitt 1 in vertikaler Rieh- der an den Rohrabschnitt 1 weiter,
tung festgehalten. Der Zusammenhalt der einzelnen In die Becher können Einsätze für ein oder mehre schalenförmigen Traversenteile wird durch jeweils 55 re Zentrifugengläser in bekannter Weise vorgesehei drei vertikale Senkschrauben 15 mit versenkten Mut- werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Haltezapfen gelagerten Bechern und mit einem kon-Patentansprüche: - zentrisch zur Drehachse angeordneten, mit der Nabe

   des Zentrifugenläufers durch Traversen unverrück-

   J. Zentrifugenläufer mit vertikaler Drehachse, bar verbundenen Abstiitzring, auf dem die Becher in mit schwenkbar an Haltezapfen gelagerten Be- 5 ausgeschwenktem Zustand mit ihren Böd^n aufsitchern und mit einem konzentrisch zur Drehachse zen.

   angeordneten, mit der Nabe des Zentrifugenläu- Bei bekannten Zentrifugenläufern dieser Bauart

   fers durch Traversen unverrückbar verbundenen werden die Becher von Haltezapfen getragen, welche Abstiitzring, auf dem die Becher in ausge- nach dem Ausschwenken der Becher bei hochtourischwenktem Zustand mit ihren Böden aufsitzen, io gern Lauf durch die Fliehkraft der an diesen Zapfen dadurch gekennzeichnet, daß die Tra- hängenden Becher hochbelastet sind. Diese Haltezap-• versen (8, 9, 10) aus zwei schalenförmigen Teilen fen und die anschließenden Bauteile, also die Tragar-(5, 6) mit einander zugekehrten Schalenöffnun- rne des Zentrifugenläufers und die obere Partie des gen bestehen und daß zwischen den zwei Teilen Schwenkbechers, müssen, zumal die Fliehkräfte auch (5, 6) in der Nähe der Nabe als Haltevorrichtun- 15 Biegebeanspruchungen an ihnen verursachen, groß gen für die recher (16) Schenkelfedern (19) mit dimensioniert werden und oder aus hochfestem Mavertikaler Windungsachse angeordnet sind, wobei terial bestehen. Hierdurch verteuert sich die Hersteldie beiden Schenkel (18) einer Feder so gekröpft lung der Zentrifuge nicht unerheblich. Aus dem hosind, daß jeder Schenkel in halber Höhe des Zen- hen Gewicht der Haltezapfen und der anschließentrifugenläufers horizontal durch einen Schlitz 20 den Bauteile resultieren zusätzliche Fliehkräfte, was (23) in einer Traversenseitenwand (9, 10) hin- zur Folge hat, daß auch die übrigen Bauteile des durchragt. Zentrifugenläufers stärker dimensioniert oder aus
2. 2. Zentrifugenläufer nach Anspruch 1, dadurch einem festeren, schwer bearbeitbaren Werkstoff hergekennzeichnet, daß die schalenförmigen gestellt werden müssen.

   Traversenteile (5, 6) je einen schmalen, überste- 25 Es sind Zentrifugenläufer mit vertikaler Drehachse henden Außen-and (14) aufweisen, der den Ab- und mit in schwenkbaren Haltezapfen gelagerten Bestützring (1) seitlich umfaßt. ehern zur Aufnahme von in einem Bechereinsatz ein-
3. 3. ZenHfugenläufer nach Jen Ansprüchen 1 gefüllten, zu zentrifugierenden Gut bekannt, insbe- und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sondere für Ultrazentrifugen aus der Patentschrift schalenförmigen Traversenteile (S, 6) je einen 30 36 013 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen kreissektorförmigen Querschnitt aufweisen. in Ost-Berlin. Bei diesen bekannten Zentrifugenläu-
4. 4. Zentrifugenläufer nach einem oder mehreren fern werden die Fliehkräfte der Becher während des der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, Laufes nicht von den Haltezapien aufgenommen. Die daß die schalenförmigen Traversenteile (5, 6) Haltezapfen sind federnd ausgebildet und geben sich radial erstreckende Verstärkungsrippen (22) 35 nach, wenn nach dem Ausschwenken bei hohen aufweisen. Drehzahlen die Fliehkräfte der Becher stark anstei-
5. 5. Zentrifugenläufer nach einem oder mehreren gen. Die Becher sind am Rand mit einem Wulst verder vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- sehen, mit welchem sie sich nach dem elastischen zeichnet, daß die schalenförmigen Traversenteile Verformen der Haltezapfen in entsprechend geform-(5, 6) aus einem nach dem Spritzgußverfahren 40 ten Aussparungen des Zentrifugenläufers abstützen, hergestellten Werkstoff bestehen. Bei diesem bekannten Zentrifugenläufer muß der
6. 6. Zentrifugenläufer nach Anspruch 5, da- Zentrifugenläufer im Verhältnis zur Bechergröße durch gekennzeichnet, daß die schalenförmigen groß und schwer sein. Die Anzahl der am Zentrifu-Traversenteile (5, 6) aus einem Nichteisenmetall genläufer angebrachten schwenkbaren Becher ist bei oder aus Kunststoff bestehen. 45 allen bekannten Ausführungen auf drei Becher be-
7. 7. Zentrifugenläufer nach den Ansprüchen 1 grenzt. Darüber hinaus erfordert die Herstellung die- und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schalen- ser bekannten Zentrifugenläufer in erheblichem Umförmigen Traversenteile (5, 6) zur Halterung der fang Form-Fräsarbeit an hochfestem Material.
   Schenkelfedern (19) in der Nähe der Nabe (2) Eine größere Anzahl von Bechern läßt sich in Rohransätze (21) mit Aussparungen für die 51 einer anderen bekannten Ausführungsform eines Schenkel (18) aufweisen und daß jeder Rohran- Zentrifugenläufers unterbringen. Die Auflagefläche satz an einer Verstärkungsrippe (22) anliegt oder des ringförmigen Wulstes am Rand der Becher ist mit ihr verbunden ist. kugelig ausgebildet. Die Becher schwenken in Aus-
8. 8. Zentrifugenläufer nach Anspruch 1, dadurch sparungen mit zwei Auflageflächen in Form einer gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (18) in die 55 Kugelkalotte. Die von unten in den Zentrifugenläufer spitzwinkelige Ecke (17') einer in einer den Tra- eingebrachten Aussparungen erfordern jedoch auch versen zugekehrten Wand eines Bechers (16) an- erhebliche Form-Fräsarbeit. Außerdem sind die gebrachten Aussparung (17) von dreieckigem Zentrifugenläufer dieser bekannten Ausführungsform Längsschnitt hineinragt, wobei diese Ecke (17') nur für Becher mit kleinem Durchmesser wirtschaftder öffnung des Bechers zugekehrt ist. 60 lieh realisierbar. Zum Entnehmen der Becher aus

   dem Zentrifugenläufer muß dieser bei einigen Zentrifugen aus der Zentrifugenläuferkammer herausge-

   nommen werden.

   Alle vorstehend angegebenen Ausführungsformen

   65 von Zentrifugenläufern mit schwenkbar gelagerten

   Bechern haben, sofern sie bei Atmosphärendruck bis

   de Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugen- zu etwa 20 000 U/min betrieben werden, gemeinsam läufer mit vertikaler Drehachse, mit schwenkbar an noch den Nachteil einer zerklüfteten Oberfläche, wel-