DE19508289C1 - Laborzentrifuge mit Schwingungsbegrenzungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Bei Zentrifugen dieser Art kommt es, z. B. durch falsche Belegung mit Gefäßen, zu Unwuchten, die bei Betrieb der Zentrifuge starke Schwingungen des aus Stator und Rotor bestehenden schwingfähig gelagerten Systems erzeugen. Diese Schwingungen können zur Zerstörung durch Gehäuseberührung des schnell drehenden Rotors führen.

Bei Zentrifugen der gattungsgemäßen Art sind Schwingungsbegrenzungseinrichtungen bekannt. Als Schwingungsbegrenzungseinrichtungen dienen beispielsweise elastische Lagerelemente mit stark schwingungsdämpfenden Eigenschaften, wie beispielsweise Gummiblöcke. Zum anderen sind mechanische oder elektrische Abschalteinrichtungen bekannt, die bei Auftreten zu starker Schwingungsamplitude den Motor abschalten. Die DD 13 498 zeigt derartige Einrichtungen.

Diese Schwingungsbegrenzungseinrichtungen können eine Zerstörung nicht mit Sicherheit verhindern.

Die elastischen Lagerelemente müssen derart elastisch sein, daß sie eine möglichst freie Bewegung des aus Stator und Rotor bestehenden schwingenden Systems zulassen. Dies ist erforderlich, damit das schwingende System sich in eine stabile Lage ausrichten kann. Die Schwingungsbedämpfung durch die Lagerelemente ist daher unzureichend und kann starke, zur Zerstörung führende Amplituden nicht verhindern.

Auch die Motorabschaltung ist für Begrenzungszwecke unzureichend, da nach Abschalten des Motors, selbst wenn dieser gleichzeitig auf Bremsbetrieb geschaltet wird, der Rotor noch weiterläuft und sich dabei die Schwingungsamplitude noch über das zulässige Maß hinaus aufschaukeln kann.

Durch die DE-OS 19 39 177 ist es bekannt, während des Anlaufvorganges dem Rotor eine zweite Lagermöglichkeit zu geben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zentrifuge der eingangs genannten Art zu schaffen, deren bei Unwucht auftrendende Schwingungsamplitude mit Sicherheit auf ein zulässiges Maß begrenzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.

Bei dieser Konstruktion wird die Schwingungsamplitude zwangsweise durch Anschläge zwischen Stator und Gehäuse begrenzt. Es kommen also bei sich aufbauenden starken Schwingungen nicht rotierende Teile zu ungefährlichem Anschlag, bevor der Rotor so weit auslenkt, daß er Gehäuseteile berühren kann. Die Lage der Anschlagstelle, bei der das Anschlagelement gegen das Begrenzungselement schlägt, kann in bezug auf das schwingende System an eine Stelle großer Auslenkung gelegt werden, so daß die Begrenzungseinrichtung sehr feinfühlig schon bei niedrigen Schwingungsamplituden begrenzend wirkt. Es können mehrere Anschlagelemente vorgesehen sein, die z. B. in unterschiedlichen Richtungen gegen Begrenzungselemente zum Anschlag kommen, so daß alle auftretenden Schwingungsrichtungen gegebenenfalls auch komponentenweise begrenzt werden können.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Bei den im wesentlichen zu begrenzenden, radial zur Welle auftretenden Schwingungsamplituden ist auf diese Weise eine allseitige Begrenzung möglich, so daß ein Weglaufen in eine nicht begrenzte Richtung verhindert wird.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Diese Möglichkeit ist konstruktiv besonders geeignet. Es kann beispielsweise das Statorgehäuse selbst als Anschlagelement verwendet werden bzw. kann in Verlängerung des Stators entgegengesetzt zum Rotor das Anschlagelement vorgesehen werden, also an einem Ende des schwingfähigen Systems, an dem maximale Schwingungsamplitude auftritt.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Je größer der Radius der Oberfläche des Anschlagelementes ist, desto größer werden bei der erforderlichen Ringspaltabmessung die bei Berührung auftretenden Anlageflächen am Begrenzungselement. Dadurch wird die Materialbeanspruchung bei harten Stößen gesenkt, und es können die bei Begrenzungsanschlägen auftretenden Kräfte besser und zerstörungsfreier beherrscht werden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Auf diese Weise können bei Anschlag auftretende Kräfte elastisch gedämpft werden, so daß Schlagzerstörungen, z. B. von am Gehäuse befestigten empfindlichen Einrichtungen, verhindert werden. Es wird auch der bei Begrenzung auftretende Lärm verringert, und durch die insgesamt weichere Begrenzung werden störende Schwingungsanregungen des schwingfähigen Systems vermieden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Hierdurch wird die Schwingungsbegrenzung allseitig elastisch ausgebildet.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Hierdurch wird bei Gewährleistung eines festen Sitzes die Montage des Ringes erleichtert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Seitenansicht einer Zentrifuge mit geschnittenem Gehäuse dargestellt.

Auf einer Arbeitsplatte 1 ist mit Füßen 2 ein mit Bodenplatte 3 und einer Seitenwand 4 versehenes Gehäuse der dargestellten Zentrifuge aufgestellt.

Die Zentrifuge weist einen Rotor 5 auf, der auf der lotrechtstehenden Abtriebswelle 6 eines Elektromotors befestigt ist, dessen Stator 7 über Stützen 8 und Elastikblöcke 9 auf der Bodenplatte 3 abgestützt ist. Der Rotor 5 ist in der Zeichnung nur in seinen Außenumrissen dargestellt. Er weist in seinem Inneren Halterungen auf, in die Gefäße mit zu zentrifugierenden Proben eingesetzt werden. Dabei ist darauf zu achten, daß die Gefäße immer symmetrisch ausgewuchtet eingesetzt werden. Bei häufig durch Unachtsamkeit vorkommenden Fehlbelegungen kommt es zu Unwuchten, die Schwingungen des schwingfähig gelagerten, unter anderem aus dem Rotor 5 und dem Stator 7 bestehenden Systems erzeugen. Diese Schwingungen führen zu Radialbewegungen des Rotors 5, so daß dieser, z. B. bei 10, die Seitenwand 4 berührt. Bei hoher Drehzahl des Rotors 5 führt dies zu Zerstörungen, die durch Schwingungsbegrenzung zu vermeiden sind.

Zur Schwingungsbegrenzung ist in einem ersten Ausführungsbeispiel am Boden des Stators 7 konzentrisch zur Abtriebswelle 6 ein Zylinder 11 befestigt, der durch eine konzentrische Kreisöffnung 12 in der Bodenplatte 3 ragt. Die Kreisöffnung 12 ist mit einem Ring 13 aus elastischem Material, z. B. Gummi, ausgekleidet, dessen Innenfläche in einem Spaltabstand von beispielsweise wenigen Millimetern zur Oberfläche des Zylinders 11 steht. Der Ring 13 ist in die Kreisöffnung 12 formschlüssig eingesetzt, wobei er mit Flanschen die beiden Seitenflächen der Bodenplatte 3 übergreift. Er kann je­ doch auch von anderer Querschnittsform und auf andere Weise gehalten, z. B. eingeklebt sein.

Lenkt das schwingfähige System in Richtung der Pfeile 14 aus, so kommt es zu einem Anschlag des als Anschlagelement dienenden Zylinders 11 gegen den elastischen Ring 13, der als Begrenzungselement dienenden Kreisöffnung 12, und die Schwingungsauslenkung des schwingfähigen Systems wird gestoppt, bevor gefährliche Berührungen des Rotors 5 gegen die Seitenwand 4 oder gegen sonstige Gehäuseteile auftreten können.

In einem zweiten alternativen oder gegebenenfalls mit dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel kombinierten Ausführungsbeispiel der Begrenzungseinrichtung ist am Stator 7 ein Auslegerarm 15 befestigt, dessen freies, in der Nähe der Seitenwand 4 gelegenes Ende zwischen zwei Begrenzungselementen 16 steht, mit denen Bewegungen in Richtung der Pfeile 17 bei auftretenden Kippschwingungen begrenzt werden.

In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel, das gegebenenfalls mit dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel kombinierbar ist, ist an dem Auslegerarm 15 parallel zur Abtriebswelle 6 ein Zylinder 18 befestigt, der innerhalb einer konzentrischen Bohrung, der Kreisöffnung 19, eines an der Seitenwand 4 befestigten Armes 20 mit Ringspalt steht. Hierdurch ist eine Begrenzung gegen radiale Auslenkung in Richtung der Pfeile 21 des schwingenden Systems gegeben, entsprechend der Begrenzung durch die aus dem Zylinder 11 und der Kreisöffnung 12 bestehenden Begrenzungseinrichtung.

Die Begrenzungseinrichtungen des Auslegerarmes 15 und der Bergrenzungselemente 16 bzw. des Zylinders 18 und der Kreisöffnung 19 können wie die Begrenzungseinrichtung des Zylinders 11 und der Kreisöffnung 12 mit elastischen Puffern, entsprechend dem elastischen Ring 13, versehen sein, um die Begrenzungsanschläge elastisch abzufangen.

Claims (7)

1. Laborzentrifuge mit einem Gehäuse (Bodenplatte 3, Seitenwand 4) und einem Rotor (5), der zur Aufnahme von Gefäßen ausgebildet ist und zu seinem Drehantrieb mit der lotrecht angeordneten Abtriebswelle (6) eines Motors verbunden ist, dessen Stator (7) über elastische Lagerelemente (Elastikblöcke 9) gegen das Gehäuse (Bodenplatte 3) abgestützt ist, und mit Einrichtungen zur Bergrenzung zu starker durch Unwucht erzeugter Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtungen mindestens ein am Stator (7) befestigtes Anschlagelement (Zylinder 11, Auslegerarm 15, Zylinder 18) aufweisen, das in Ruhestellung der Zentrifuge in definiertem Abstand in der mindestens einen zu begrenzenden Schwingungsrichtung (Pfeil 14, Pfeil 17, Pfeil 21) zu mindestens einem am Gehäuse befestigten Begrenzungselement (Kreisöffnung 12, Begrenzungselement 16, Kreisöffnung 19) steht.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement eine um eine parallel zur Abtriebswelle (6) angeordnete Achse rotationssymmetrische Oberfläche (Zylinder 11, Zylinder 18) und das Begrenzungselement eine in Ruhestellung mit konzentrisch zur Achse angeordnetem Ringspalt diese umgebende Kreisöffnung (12, 19) aufweist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Anschlagelementes (Zylinder 11) konzentrisch zur Abtriebswelle (6) angeordnet ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Oberfläche des Anschlagelementes (Zylinder 11) in der Größenordnung des Motorradius (Stator 7) liegt.

5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (11) oder das Begrenzungselement (Kreisöffnung 12) mit elastischen Anschlagpuffern (Ring 13) versehen ist.

6. Zentrifuge nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagpuffer als Ring (13) aus elastischem Material ausgebildet ist.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13) in der Kreisöffnung (12) einer Platte (Bodenplatte 3) des Gehäuses mit auf die Seitenflächen der Platte (Bodenplatte 3) reichenden Flanschen formschlüssig eingesetzt ist.