Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer Zentrifugal-Feld-Flussfraktionierung nach dem Oberbegriff nach Anspruch 1, einen Keil zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung und einen Rotor zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for carrying out a centrifugal field flow fractionation according to the preamble of claim 1, a wedge for use in such a device and a rotor for use in such a device.
Die Feld-Fluss-Fraktionierung (FFF) ist eine Familie einzelner Trenntechniken, die mehrere verschiedene Subtechniken aufweist. Alle FFF-Techniken setzen dasselbe grundlegende Trennprinzip ein, benutzen aber unterschiedliche Trennfelder. Abhängig vom Trennfeld wird die Technik dann Fluss-FFF, Sedimentations-FFF, thermisches FFF etc. genannt. Die FFF bietet schnelle, schonende und hoch auflösende Trennungen von Partikeln von 1 nm bis zu 100 μm in flüssigen Medien. Die Probe wird in einem längs gerichteten offenen Flusskanal getrennt, ohne dass es Verdichtungen und stationäre Phasen in dem Kanal gibt. Eine FFF-Vorrichtung ist üblicherweise so aufgebaut, dass das Fluid innerhalb des Kanals einen laminaren Fluss mit einem parabolischen Strömungsprofil bildet.Field-flow fractionation (FFF) is a family of single separation techniques that has several different sub-techniques. All FFF techniques use the same basic separation principle but use different separation fields. Depending on the separation field, the technique is called flow FFF, sedimentation FFF, thermal FFF, etc. The FFF offers fast, gentle and high-resolution separations of particles from 1 nm up to 100 μm in liquid media. The sample is separated in a longitudinal open flow channel without there being any compaction or stationary phases in the channel. An FFF device is typically constructed so that the fluid within the channel forms a laminar flow with a parabolic flow profile.
Die unterschiedlichen verwendeten Kraftfelder, wie Flüssigkeitsströmung, Zentrifugalkraft, Temperaturgradient oder Schwerkraft, werden senkrecht zum Hauptfluss aufgebracht, der die Probe längs durch den Kanal transportiert. Unter dem Einfluss dieser Kraftfelder und der entgegenwirkenden Diffusion der Partikel werden verschiedene Gleichgewichts-Schichthöhen durch die Anteile der verschiedenen Partikelgrößen gebildet. Kleine Partikel mit einer stärkeren Diffusion befinden sich weiter oben im Kanal in schnellen Strömungslinien und werden zuerst ausgespült. Größere Partikel mit einem niedrigeren Diffusionskoeffizienten befinden sich in langsamen Strömungslinien und werden später ausgespült.The different force fields used, such as liquid flow, centrifugal force, temperature gradient, or gravity, are applied perpendicular to the main flow, which transports the sample longitudinally through the channel. Under the influence of these force fields and the counteracting diffusion of the particles, different equilibrium layer heights are formed by the proportions of the different particle sizes. Smaller particles with a stronger diffusion are located further up the channel in fast flow lines and are first flushed out. Larger particles with a lower diffusion coefficient are in slow flow lines and are later rinsed out.
Die Zentrifugal-FFF war seit ihrer Erfindung 1974 durch Giddings et al. ein wichtiger Bestandteil der FFF Technologiefamilie. Die erste kommerzielle Zentrifugal-FFF war in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts ein System, das auf einer Dupont Sorval Ultrazentrifuge basierte, dem Modell SF3 – 1000 Sedimentation Field Flow Fractionator. In den 90ern des 20. Jahrhunderts wurde die S-101 Sedimentation FFF eingeführt. Seit 2001 wird das Modell CF1000 angeboten, dem 2010 die neue CF2000 Reihe für die Trennung und Charakterisierung von Nanopartikeln gefolgt ist.The centrifugal FFF has been through since its 1974 invention Giddings et al. an important component of the FFF technology family. The first commercial centrifugal FFF in the 1980s was a system based on a Dupont Sorval ultracentrifuge model SF3 - 1000 Sedimentation Field Flow Fractionator. In the 90s of the 20th century, the S-101 sedimentation FFF was introduced. Since 2001, the model CF1000 has been available, followed in 2010 by the new CF2000 series for the separation and characterization of nanoparticles.
In der Zentrifugal-FFF wird die Trennungskraft erzeugt, indem sich der ganze längsgerichtete ringförmige Flusskanal dreht. Während der Hauptfluss die Probenpartikel entlang der Länge des Kanals transportiert, werden sie durch das Zentrifugalfeld beeinflusst, das durch die Rotation erzeugt wird. Die größeren/schwereren Partikel werden stärker in Richtung der radial äußeren Kanalwand als die kleineren und leichteren Partikel gedrückt, die weiter entfernt von der radial äußeren Kanalwand bleiben. Ein Ergebnis ist, dass sich die kleineren Partikel im Bereich der schnelleren Strömungen befinden und deshalb zuerst aus dem Kanal ausgespült werden, gefolgt von den größeren Partikeln, die sich im Bereich der langsameren Strömungslinien befinden. Die Trennung bei der Zentrifugal-FFF basiert auf der Masse der Partikel (Größe und Dichte), und daher ist eine sehr hochauflösende Trennung von Partikeln möglich ist, die nur 5% Größenunterschied aufweisen.In the centrifugal FFF, the separation force is generated by rotating the entire longitudinal annular flow channel. As the main flow transports the sample particles along the length of the channel, they are influenced by the centrifugal field generated by the rotation. The larger / heavier particles are pushed more toward the radially outer channel wall than the smaller and lighter particles that remain farther away from the radially outer channel wall. As a result, the smaller particles are in the area of faster flows and are therefore flushed out of the channel first, followed by the larger particles that are in the slower flow line area. The separation in the centrifugal FFF is based on the mass of the particles (size and density), and therefore a very high resolution separation of particles is possible, which have only 5% difference in size.
Da durch die Zentrifugal-FFF eine hochauflösende Trennung der Partikel möglich ist, werden Detektoren, die mit dem Kanal gekoppelt sind, für die weitere Charakterisierung und Quantisierung verwendet. Typische Detektionsprinzipien für die Zentrifugal-FFF sind UV, dynamische Lichtstreuung und statische Lichtstreuung, um die Konzentration, Partikelgröße und Elementverteilung zu erhalten.Because the centrifugal FFF allows for high-resolution particle separation, detectors coupled to the channel are used for further characterization and quantization. Typical detection principles for the centrifugal FFF are UV, dynamic light scattering and static light scattering to obtain concentration, particle size and elemental distribution.
Obwohl das System der Zentrifugal-FFF in der Theorie gut durchdacht war, scheiterten frühere Versuche an der Umsetzung in die Praxis.Although the centrifugal FFF system was well thought-out in theory, previous attempts failed to materialize in practice.
Stand der TechnikState of the art
Einer dieser Versuche wird in US 4,448,679 offenbart, auf dem der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche dieser Anmeldung basiert. Dieses Dokument betrifft eine Zentrifugal-FFF-Vorrichtung, in der eine Flüssigkeit, die fraktioniert werden soll, in einen Kanal geleitet wird, der sich zwischen einem inneren Ring und einer äußeren napfförmigen Struktur eines Rotors befindet, der mit Hilfe eine Motors gedreht werden kann. Während der Drehung wird die zu fraktionierende Flüssigkeit durch die Wirkung der Zentrifugalkraft und durch den Fluss der Flüssigkeit durch den Kanal fraktioniert.One of these attempts will be in US 4,448,679 on which the preamble of the independent claims of this application is based. This document relates to a centrifugal FFF apparatus in which a liquid to be fractionated is directed into a channel located between an inner ring and an outer cup-shaped structure of a rotor which can be rotated by means of a motor. During rotation, the liquid to be fractionated is fractionated by the action of centrifugal force and by the flow of liquid through the channel.
In der obigen Ausgestaltung ist der Kanal auf einer äußeren Oberfläche des Radkranzes eines Halters vorgesehen, der in einen napfförmigen Rotor eingesetzt ist. Daher muss, um dessen Dichtigkeit sicherzustellen, der Halter gegen den Rotor gedrückt werden. Außerdem müssen, um die Anbringung des Halters am Rotor weiter zu verbessern, zusätzliche Befestigungsmittel bereitgestellt werden. Daher ist es äußerst wichtig, ein Mittel bereitzustellen, welches es ermöglicht, den Halter am Rotor sicher und dicht zu befestigen, was zu einer verbesserten Dichtigkeit des FFF-Kanals führt. Insbesondere ist es wichtig, dass dies möglich ist, ohne die FFF-Vorrichtung zu beschädigen.In the above embodiment, the channel is provided on an outer surface of the rim of a holder inserted in a cup-shaped rotor. Therefore, to ensure its tightness, the holder must be pressed against the rotor. In addition, in order to further improve the attachment of the retainer to the rotor, additional fasteners must be provided. Therefore, it is extremely important to provide a means which allows the holder to be securely and tightly secured to the rotor, resulting in improved tightness of the FFF channel. In particular, it is important that this be possible without damaging the FFF device.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme zu lösen. Die Probleme werden durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Eine Grundidee der Erfindung gemäß diesem Anspruch ist es, einen Keil zum Befestigen des Halters an dem Rotor zu verwenden, welches es ermöglicht, substantielle Kräfte aufzubringen, während eine Beschädigung der Vorrichtung vermieden wird.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems. The problems are solved by a device according to claim 1. A basic idea of the invention according to this claim is to use a wedge for fastening the holder to the rotor, which makes it possible to apply substantial forces while avoiding damage to the device.
Nach Anspruch 1 weist eine Vorrichtung zum Durchführen einer Zentrifugal-FFF einen Rotor auf, der eine Nabe und einen Radkranz aufweist, der sich von der Nabe aus erstreckt. Der Radkranz weist einen inneren Umfang und einen äußeren Umfang auf. Ferner weist die Vorrichtung eine Welle, die eine Achse aufweist und die Nabe trägt, ein Antriebsmittel zum Drehen des Rotors und der Welle um die Achse, einen FFF-Kanal, der innerhalb des Rotors vorgesehen und dafür ausgestaltet ist, ein Fluid hindurchtreten zu lassen, und einen Halter auf, um den FFF-Kanal an seiner Position entlang eines inneren Umfangs des Radkranzes des Rotors zu halten. Zusätzlich sind der Halter und der Kanal lösbar an dem Radkranz des Rotors befestigt, d. h. es ist möglich, den Halter und den Kanal vom Rotor zu entfernen. Der Halter hat die Form eines Rings mit einem unterbrochenen Segment, wobei der Ring eine radiale, eine axiale und eine umfängliche Richtung hat.According to claim 1, an apparatus for performing a centrifugal FFF comprises a rotor having a hub and a rim extending from the hub. The rim has an inner circumference and an outer circumference. Further, the apparatus comprises a shaft having an axis and supporting the hub, drive means for rotating the rotor and the shaft about the axis, an FFF channel provided inside the rotor and configured to pass a fluid therethrough, and a holder to hold the FFF channel in position along an inner circumference of the rim of the rotor. In addition, the holder and the channel are releasably attached to the wheel rim of the rotor, d. H. it is possible to remove the holder and the channel from the rotor. The holder has the shape of a ring with a broken segment, the ring having a radial, an axial and a circumferential direction.
Die Vorrichtung weist ferner einen Keil auf, der dafür ausgestaltet ist, in das unterbrochene Segment eingesetzt zu werden und mit dem unterbrochenen Segment so verkeilt zu werden, dass er den Halter und den Kanal gegen den inneren Umfang des Radkranzes zwängt. Somit gibt es ein spezifisches Mittel zum auseinander Drücken und damit zum sicheren Befestigen des Halters am inneren Umfang des Radkranzes.The apparatus further includes a wedge configured to be inserted into the interrupted segment and keyed to the interrupted segment so as to constrain the holder and channel against the inner circumference of the rim. Thus, there is a specific means for pressing apart, and thus for securely attaching the holder to the inner circumference of the rim.
Der Keil weist ein Paar von im Wesentlichen gegenüberliegenden Oberflächen auf. Die Oberflächen des Paars sind zueinander so geneigt, dass sich in der eingeführten Position des Keils beide Oberflächen entlang der Radialrichtung erstrecken und sie bezüglich der Axialrichtung des Rings geneigt sind. Da sie sich entlang der Radialrichtung erstrecken wirken die Endoberflächen des Rings, welcher den Halter definiert, lediglich so, dass sie den Keil gegen den Radkranz drücken. Jedoch wird der Radkranz den Keil daran hindern, radial aus dem unterbrochenen Segment auszutreten, wodurch dieser innerhalb des Segments gehalten wird. Ferner führt, da die Oberflächen auch bezüglich der Axialrichtung des Rings geneigt sind, das Einführen des Keils dazu, dass der Halter auseinander gezwängt wird, wodurch der Kanal, der den Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal definiert, zwischen dem Halter und dem Radkranz eingebettet wird. Somit wird die Dichtigkeit des Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanals verbessert, da dieser durch die Wirkung des Keils gegen den Radkranz gedrückt wird, was zu einer dichteren Abdichtung führt. Außerdem wirkt der Keil als ein Mittel, um den Halter in seiner Position innerhalb der Vorrichtung zu halten.The wedge has a pair of substantially opposite surfaces. The surfaces of the pair are inclined to each other so that in the inserted position of the wedge both surfaces extend along the radial direction and they are inclined with respect to the axial direction of the ring. As they extend along the radial direction, the end surfaces of the ring defining the holder only act to press the wedge against the rim. However, the rim will prevent the wedge from radially exiting the interrupted segment, thereby holding it within the segment. Further, since the surfaces are also inclined with respect to the axial direction of the ring, insertion of the wedge causes the retainer to be forced apart, whereby the channel defining the field flow fractionation channel is embedded between the retainer and the rim becomes. Thus, the tightness of the field-flow fractionation channel is improved as it is pressed against the rim by the action of the wedge, resulting in a tighter seal. In addition, the wedge acts as a means to hold the holder in position within the device.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims 2 to 9.
Es wird bevorzugt, dass der Keil eine Bohrung aufweist, vorzugsweise eine Gewindebohrung, die im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung des Rings ist, so dass der Keil an der Nabe des Rotors befestigt werden kann. Somit kann ein Mittel zum Befestigen des Keils am Rotor durch den Keil hindurch eingeführt werden, wodurch der Keil am Rotor sicher befestigt wird, während (indirekt) die Befestigung des Halters an dem Radkranz sichergestellt wird. Die sichere Befestigung des Keils verringert das Risiko, dass der Keil unbeabsichtigt aus dem unterbrochenen Segment während der Verwendung heraus rutscht, welches die Sicherheit bei der Benutzung der Vorrichtung erhöht und auch deren Widerstand gegen Leckstellen: Da es ein solches Mittel zum festen Befestigen des Keils gibt, kann verhindert werden, dass der Keil aus dem Rotor herausgeschleudert wird, wodurch eine potentielle Verletzung von Personen verhindert wird, die in der Nähe stehen, welche anderweitig von einem Keil getroffen werden könnten, der lose wird und herausgeschleudert wird. Ferner verringert dies, da ein Keil, der aus dem unterbrochenen Segment austritt, zu einer Verringerung in der Kraft führt, mit der der Halter auseinander gezwängt wird, auch das Risiko eines Fluidlecks, da eine Verringerung in der Kraft, welche den Halter auseinander drückt, die Wahrscheinlichkeit einer Leckstelle erhöht.It is preferred that the wedge has a bore, preferably a threaded bore, which is substantially parallel to the axial direction of the ring so that the wedge can be secured to the hub of the rotor. Thus, means for securing the wedge to the rotor can be inserted through the wedge, thereby securely securing the wedge to the rotor while (indirectly) ensuring attachment of the retainer to the rim. Securely securing the wedge reduces the risk of the wedge inadvertently slipping out of the broken segment during use, increasing safety in use of the device and also its resistance to leakage: as there is such a means for securing the wedge firmly , the wedge can be prevented from being ejected out of the rotor, thereby preventing potential injury to persons standing nearby who could otherwise be struck by a wedge which becomes loose and is thrown out. Further, as a wedge exiting the interrupted segment results in a reduction in the force with which the holder is forced apart, it also reduces the risk of fluid leakage, as a reduction in the force which forces the holder apart, increases the likelihood of a leak.
Es wird weiter bevorzugt, dass der Kanal und der Halter separate Elemente sind. Dies hat als Vorteil, dass der Kanal separat vom Halter hergestellt werden kann, was einen leichteren Austausch des Kanals ermöglicht, sollten verschiedene FFF-Anwendungen dies verlangen. Hierdurch wird die Vorrichtung in ihrer Verwendung flexibler. Außerdem kann der Kanal kostengünstig ersetzt werden, falls dieser beschädigt oder beschmutzt ist.It is further preferred that the channel and the holder are separate elements. This has the advantage that the channel can be made separately from the holder, allowing easier channel replacement should different FFF applications require it. This makes the device more flexible in its use. In addition, the channel can be inexpensively replaced if it is damaged or soiled.
Es wird bevorzugt, dass der Keil und/oder der Halter am unterbrochenen Segment mit einer Beschichtung versehen sind, welche die Reibung mit dem Halter bzw. Keil verringert. Somit wird es leichter, den Keil in das unterbrochene Segment einzuführen. Da eine geringere Kraft benötigt wird, wird das Risiko, den Halter, den Keil und den Rest der Vorrichtung zu beschädigen, verringert.It is preferred that the wedge and / or the holder be provided on the interrupted segment with a coating which reduces the friction with the holder or wedge. This makes it easier to insert the wedge into the broken segment. Since less force is needed, the risk of damaging the holder, the wedge, and the rest of the device is reduced.
Bevorzugt weist die Beschichtung Polytetrafluorethylen (PTFE) oder eine PTFE-Zusammensetzung auf. PTFE wird gemeinhin als Teflon vertrieben und stellt somit eine kostengünstige und gut charakterisierte Beschichtung bereit.The coating preferably comprises polytetrafluoroethylene (PTFE) or a PTFE Composition on. PTFE is commonly sold as Teflon and thus provides a low cost and well characterized coating.
Vorzugsweise hat die Beschichtung eine Dicke von zwischen 20 bis 25 μm. Dickere Beschichtungen würden zu einem übermäßig „weichen” Keil oder einer solchen Oberfläche des Halters führen, während dünnere Schichten nicht hinreichend abnutzungsbeständig sind.Preferably, the coating has a thickness of between 20 to 25 microns. Thicker coatings would result in an excessively "soft" wedge or surface of the holder, while thinner layers are not sufficiently resistant to wear.
Vorzugsweise sind diejenigen Oberflächen des Keils, die sich, wenn in die Vorrichtung eingesetzt, entlang der Radialrichtung erstrecken, mit einem Winkel im Bereich von 3° bis 34° zueinander geneigt, wenn entlang der Axialrichtung betrachtet, und/oder sind im Bereich von 3° bis 6° bezüglich der Axialrichtung geneigt. Ein Vorteil des Neigungswinkels im Bereich von 3° bis 34° ist, dass es ein geringerer Winkel aufgrund von räumlichen Beschränkungen nicht ermöglichen würde, eine Bohrung aufzunehmen, die ein Gewinde zum Einsetzen einer Schraube enthält, während ein Winkel von mehr als 34° dazu führt, dass der Keil übermäßig groß wird, welches die Stabilität der Anordnung aus dem Halter und dem Keil als Ganzes nachträglich beeinflussen würde. Ein Neigungswinkel im Bereich von 3° bis 6° bezüglich der Axialrichtung hat sich im Hinblick auf das Einführen des Keils als besonders vorteilhaft erwiesen, da es das Einführen des Keils erleichtert. Zu bemerken ist, dass dieser Winkel bezüglich der Axialrichtung definiert ist, d. h. der Gesamtwinkel, welcher durch die Oberflächen aufgespannt wird, ist das Doppelte dieses Werts.Preferably, those surfaces of the wedge that extend along the radial direction when inserted into the device are inclined at an angle in the range of 3 ° to 34 ° to each other when viewed along the axial direction, and / or are in the range of 3 ° tilted to 6 ° with respect to the axial direction. An advantage of the angle of inclination in the range of 3 ° to 34 ° is that a smaller angle would not be able to accommodate a bore containing a thread for insertion of a screw due to space limitations, while an angle of more than 34 ° would result in that the wedge becomes excessively large, which would subsequently affect the stability of the arrangement of the holder and the wedge as a whole. An angle of inclination in the range of 3 ° to 6 ° with respect to the axial direction has been found to be particularly advantageous in terms of insertion of the wedge, since it facilitates the insertion of the wedge. It should be noted that this angle is defined with respect to the axial direction, i. H. the total angle subtended by the surfaces is twice this value.
Vorzugsweise entspricht die axiale Abmessung des Keils im Wesentlichen der axialen Abmessung des Halters, wobei die axiale Abmessung des Keils vorzugsweise im Bereich von 85% bis 115% der axialen Abmessung des Halters liegt. Eine geringere axiale Abmessung führt zu einem Keil, welcher den Halter nicht hinreichend auseinander drücken kann. Eine größere axiale Abmessung führt zu einem Keil, der zu weit aus dem Halter hervorragt, was zu einem höheren Verletzungsrisiko führt, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wird, zum Beispiel durch jemanden, der unbeabsichtigt den Keil berührt.Preferably, the axial dimension of the wedge substantially corresponds to the axial dimension of the retainer, wherein the axial dimension of the wedge is preferably in the range of 85% to 115% of the axial dimension of the retainer. A smaller axial dimension leads to a wedge, which can not press the holder sufficiently apart. A larger axial dimension results in a wedge protruding too far out of the holder, resulting in a higher risk of injury when using such a device, for example by someone accidentally touching the wedge.
Eine weitere Lösung der Probleme wird im Keil nach Anspruch 9 offenbart.Another solution to the problems is disclosed in the wedge of claim 9.
Der Keil wird in einer Vorrichtung nach einer der vorherigen beschriebenen, bevorzugten Lösungen der Erfindung verwendet. Dieser Keil vereint in sich die Vorteile, wie sie oben aufgeführt wurden.The wedge is used in a device according to one of the previously described preferred solutions of the invention. This wedge combines the advantages as listed above.
Eine bevorzugte Lösung der Probleme ist eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, die in Anspruch 10 definiert wird.A preferred solution to the problems is a device according to any one of claims 2 to 9 defined in claim 10.
Eine entsprechende Vorrichtung ist durch ein Verfahren herstellbar, das die Schritte des Befestigens des Halters und des Kanals am inneren Umfang des Radkranzes des Rotors durch Verkeilen des Keils in dem unterbrochenen Segment unter Verwendung eines Werkzeugs und des Befestigens des Keils an der Nabe des Rotors mittels einer Schraube oder einer Niete oder ähnlichem aufweist. Grundidee hierbei ist, dass das Gewinde nicht verwendet wird, um den Keil schon beim ersten Schritt in das unterbrochene Segment hinein zu drücken.A corresponding device can be produced by a method comprising the steps of attaching the holder and the channel to the inner circumference of the wheel rim of the rotor by wedging the wedge in the interrupted segment using a tool and attaching the wedge to the hub of the rotor by means of a Screw or a rivet or the like. The basic idea here is that the thread is not used to push the wedge in the first step in the broken segment into it.
Ein Vorteil dieser zwei Schritte ist es, dass es der Schritt des Verkeilens des Keils in dem unterbrochenen Segment mittels eines Werkzeugs ermöglicht, eine substantielle Kraft auf den Keil auszuüben, die nur durch die Materialfestigkeit des Keils, des Halters und des Rests der Vorrichtung beschränkt ist. Dieser Schritt des Zusammenbauens der FFF-Vorrichtung ist daher unabhängig von der Kraft, welche das Gewinde innerhalb der Bohrung des Keils, die Niete oder das andere potentielle Befestigungsmittel aushalten kann. Daher können substantielle Kräfte aufgebracht werden ohne das Risiko einzugehen, die Vorrichtung, insbesondere das Gewinde, zu beschädigen. Sobald er einmal so befestigt ist, hindern die Neigungswinkel des Keils den Keil daran, wieder heraus zu rutschen.An advantage of these two steps is that the step of wedging the wedge in the interrupted segment by means of a tool enables a substantial force to be exerted on the wedge, limited only by the material strength of the wedge, holder and remainder of the device , This step of assembling the FFF device is therefore independent of the force that can endure the thread within the bore of the wedge, the rivet or other potential fastener. Therefore, substantial forces can be applied without the risk of damaging the device, especially the thread. Once attached, the angle of inclination of the wedge prevents the wedge from slipping out again.
Der folgende Schritt des Befestigens des Keils an der Nabe des Rotors mittels einer Schraube oder einer Niete oder ähnlichem könnte somit durch verschiedene Arten des Befestigens des Keils an der Nabe durchgeführt werden, zum Beispiel kann ein Gewinde innerhalb einer Bohrung des Keils, wie es in Anspruch 2 verlangt wird, verwendet werden, um den Keil an der Nabe des Rotors sicher zu befestigen. Dies ist jedoch lediglich eine Sicherheitsvorkehrung, um sicherzustellen, dass der Keil nicht während des Betriebs der FFF-Vorrichtung lose wird, um dann unbeabsichtigt aus dem unterbrochenen Segment heraus zu rutschen. Im Vergleich zwischen diesen beiden Arten des Befestigens des Keils (anfängliches Verkeilen des Keils in dem unterbrochenen Segment und anschließendes Befestigen des Keils an der Nabe) kann die Kraft des Verkeilens des Keils in dem unterbrochenen Segment signifikant höher sein als die Kraft, die aufgebracht wird, um den Keil an der Nabe des Rotors zu befestigen. Während die Kraft, die verwendet werden kann, wenn der Keil an der Nabe des Rotors befestigt wird, durch die Kraft begrenzt ist, welche das Gewinde oder eine beliebige andere Struktur aushalten kann, die innerhalb des Lochs des Keils oder der Radnabe vorgesehen ist, ist die Kraft zum Verkeilen des Keils in dem unterbrochenen Segment nur durch die Festigkeit des Rotors, des Halters und des Keils selbst, welche im Allgemeinen wesentlich höher ist, und durch das Werkzeug begrenzt. Somit kann eine höhere Kraft zum Zwängen des Keils in die Vorrichtung hinein im Vergleich zum Zwängen des Keils in die Nabe des Rotors durch Schrauben einer Schraube durch das Loch aufgebracht werden. Bei der erfindungsgemäßen Art kann ein vergleichsweise kleiner Keil vollständig in das unterbrochene Segment eingeführt werden, was bedeutet, dass es möglich ist, eine substantielle Kraft auf den Halter auszuüben, wodurch dieser auseinander gezwängt wird, während es gleichzeitig möglich ist, auf gut bekannte Strukturen, wie zum Beispiel Gewinde innerhalb der Bohrung des Keils, die anderweitig während der Befestigungsprozedur zerstört werden würden, nur zum Sichern des Keils an der Nabe zurück zu greifen.The following step of attaching the wedge to the hub of the rotor by means of a screw or rivet or the like could thus be performed by various ways of securing the wedge to the hub, for example a thread within a bore of the wedge as claimed 2 is used to secure the wedge to the hub of the rotor safely. However, this is merely a safety precaution to ensure that the wedge does not become loose during operation of the FFF device and then inadvertently slip out of the interrupted segment. In comparison between these two ways of securing the wedge (initial wedging of the wedge in the interrupted segment and then securing the wedge to the hub), the wedging force of the wedge in the interrupted segment can be significantly higher than the force applied. to attach the wedge to the hub of the rotor. While the force that can be used when the wedge is attached to the hub of the rotor is limited by the force that can withstand the thread or any other structure provided within the hole of the wedge or wheel hub the force for wedging the wedge in the interrupted segment only by the strength of the rotor, the holder and the wedge itself, which is generally much higher, and limited by the tool. Thus, a higher force for forcing the wedge into the device compared to constraining of the wedge into the hub of the rotor by screwing a screw through the hole. In the manner according to the invention, a comparatively small wedge can be completely inserted into the interrupted segment, which means that it is possible to exert a substantial force on the holder, thereby forcing it apart, while at the same time allowing for well-known structures, such as threads within the bore of the wedge, which would otherwise be destroyed during the attachment procedure, only to engage the wedge on the hub.
Eine bevorzugte Art einer Vorrichtung, die in Anspruch 10 definiert wird, wird in Anspruch 11 definiert.A preferred type of device as defined in claim 10 is defined in claim 11.
Es wird bevorzugt, dass der Schritt des Verkeilens mittels eines Werkzeugs aufweist, dass eine Druckkraft zwischen der Nabe und einer axialen Endfläche des Keils ausgeübt wird. In einer solchen Art des Einführens des Keils, die zum Beispiel mittels Backen oder ähnlichem ausgeführt werden kann, kann eine substantielle Kraft auf den Keil ausgeübt werden, ohne dass eine große Kraft auf ein Gewinde oder eine andere innere Struktur der Bohrung des Keils ausgeübt wird, welches einen Schaden an der Vorrichtung, insbesondere dem Keil, vermeidet.It is preferable that the step of wedging by means of a tool has a compressive force between the hub and an axial end surface of the wedge. In such a way of inserting the wedge, which can be carried out for example by means of jaws or the like, a substantial force can be exerted on the wedge, without exerting a large force on a thread or another internal structure of the bore of the wedge, which avoids damage to the device, in particular the wedge.
Eine weitere Lösung der Probleme ist der Rotor nach Anspruch 12.Another solution to the problems is the rotor of claim 12.
Ein Rotor nach Anspruch 12 ist zur Verwendung in einer FFF-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gedacht und vereint die oben genannten Vorteile.A rotor according to claim 12 is intended for use in an FFF device according to any one of claims 1 to 11 and combines the advantages mentioned above.
Kurze Beschreibung der AbbildungenBrief description of the illustrations
: zeigt eine montierte Zentrifugal-FFF-Vorrichtung gemäß der Erfindung. Figure 1 shows a mounted centrifugal FFF device according to the invention.
: zeigt einen Querschnitt der Dichtung und der Lagerstruktur der FFF-Vorrichtung von . FIG. 3 shows a cross section of the seal and bearing structure of the FFF device of FIG ,
: zeigt eine Draufsicht auf die Endkappe von . : shows a plan view of the end cap of ,
: zeigt einen Querschnitt auf die Endkappe von . : shows a cross section on the end cap of ,
–c: zeigen die Abstandshalter, die in der Vorrichtung gemäß verwendet werden. -C: show the spacers used in the device according to be used.
+ b: zeigen die Folie, die in der Vorrichtung gemäß verwendet werden. + b: show the film used in the device according to be used.
+ b: zeigen den Halter des FFF-Kanals von und + b: show the holder of the FFF channel of and
–f: zeigen den Klemmkeil, mit dem der Halter von gehalten wird -F: show the wedge with which the holder of is held
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.A preferred embodiment of the invention will now be described with reference to the attached drawings.
zeigt eine montierte Zentrifugal-FFF-Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Endkappen 28a/b, die später noch detaillierter beschrieben werden, in dieser Abbildung fehlen, aber angebracht werden, bevor die FFF-Vorrichtung betrieben wird. Die Abbildung zeigt einen Rotor 10a, der um eine Welle 61 rotiert werden kann (genauer dargestellt in ). Die Welle wiederum umfasst mehrere Einzelstücke. Der Rotor 10a wird mit einem Gleichstrom-Elektromotor betrieben (nicht dargestellt). Der Rotor 10a hat eine im Wesentlichen napfförmige Struktur, mit einer Nabe 10b als radial inneren Teil und einem Radkranz 11 als radial äußerem Teil. Die Nabe ist im Wesentlichen scheibenförmig mit einem kreisförmigen äußeren Umfang. Der äußere Radkranz 11 ist ringförmig, mit einem rechteckigen Querschnitt, und verläuft um Nabe 10b herum und axial über die Nabe 10b hinaus. So ist die Gesamtform des Rotors 10a kreisförmig, wenn man senkrecht zu der Fläche der Nabe 10b und in Richtung der Welle 61 blickt. Innerhalb der Nabe 10b und angrenzend an den äußeren Radkranz 11 gibt es einen Befestigungsmechanismus, wie z. B. ein Gewindeloch (nicht dargestellt) für das Einsetzen einer Schraube und das Befestigen des FFF-Kanals, wie aus der Beschreibung weiter unten hervorgeht. Der Radkranz und die Nabe können aus einem einzigen Teil bestehen oder aus separaten Elementen, die später montiert werden. shows a mounted centrifugal FFF device 10 according to the invention. It should be noted that the end caps 28a / b, which will be described in more detail later, are missing in this figure, but are attached before the FFF device is operated. The picture shows a rotor 10a that's about a wave 61 can be rotated (shown in more detail in ). The wave in turn comprises several individual pieces. The rotor 10a is operated with a DC electric motor (not shown). The rotor 10a has a substantially cup-shaped structure, with a hub 10b as a radially inner part and a wheel rim 11 as a radially outer part. The hub is substantially disc-shaped with a circular outer circumference. The outer rim 11 is annular, with a rectangular cross-section, and runs around hub 10b around and axially over the hub 10b out. Such is the overall shape of the rotor 10a circular when perpendicular to the surface of the hub 10b and in the direction of the wave 61 looks. Inside the hub 10b and adjacent to the outer rim 11 is there a fixing mechanism, such. B. a threaded hole (not shown) for the insertion of a screw and attaching the FFF channel, as will be apparent from the description below. The rim and hub may consist of a single part or of separate elements that will be assembled later.
An der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Radkranzes 11 von Rotor 10a ist ein Halter 12 an Rotor 10a befestigt. Eine Struktur 13, die unten beschrieben ist, bildet den FFF-Kanal.On the inner peripheral surface of the outer rim 11 from rotor 10a is a holder 12 to rotor 10a attached. A structure 13 which is described below forms the FFF channel.
Der Halter 12 hat eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt mit einem unterbrochenen Segment 92 und ist aus einer Aluminium-Mangan-Zink-Kupfer-Legierung hergestellt, um zum einen sein Gewicht zu reduzieren, zum anderen um die nötige mechanische Festigkeit bereitzustellen. Wenn die Struktur 13 mit dem Halter 12 und dem Rotor 10a montiert wird, wird ein Klemmkeil 18 in das unterbrochene Segment 92 eingesetzt. Der Halter 12 beinhaltet außerdem zwei Löcher 32. Diese Löcher können benutzt werden, um den Klemmkeil 18 aus seiner eingesetzten Position entnehmen zu können. Halter 12 beinhaltet weitere Löcher 34 die sich radial gegenüber dem unterbrochenen Segments 92 befinden. Diese Löcher 34 sind Ausgleichsbohrungen, deren Lage und Volumen im Idealfall so bestimmt werden, dass sie für ein dynamisches Gleichgewicht sorgen. Sie verhindern eine Unwucht, die beim Betreiben der FFF-Vorrichtung auftritt.The holder 12 has a substantially annular shape with a broken segment 92 and is made of an aluminum-manganese-zinc-copper alloy, on the one hand to reduce its weight, on the other hand to provide the necessary mechanical strength. If the structure 13 with the holder 12 and the rotor 10a is mounted, a clamping wedge 18 into the broken segment 92 used. The holder 12 also includes two holes 32 , These holes can be used to clamp the wedge 18 to be able to remove from its inserted position. holder 12 includes more holes 34 which is radially opposite to the interrupted segment 92 are located. These holes 34 are equalization holes whose position and volume are ideally determined to provide a dynamic balance. They prevent an imbalance that occurs when operating the FFF device.
Außerhalb des Rotors 10a gibt es ein separates Abdeckelement 20 in Form eines umgekehrten Us. Es erstreckt sich um die Peripherie des Rotors 10a herum und schützt Personen davor, versehentlich den drehenden Rotor 10a zu berühren. Dieses Element 20 besteht aus einem Streifen Material, bevorzugt Metall, und hat bevorzugt eine Erstreckung entlang der Achsenrichtung der Welle 61, an der der Rotor befestigt ist, über die Vorder- und die Rückseite von Rotor 10a hinaus, wenn entlang der Achsenrichtung der Welle 61 betrachtet.Outside the rotor 10a is there a separate cover element 20 in the form of an inverted Us. It extends around the periphery of the rotor 10a around and protects people from accidentally turning the rotor 10a to touch. This element 20 consists of a strip of material, preferably metal, and preferably has an extension along the axis direction of the shaft 61 to which the rotor is attached, over the front and the back of the rotor 10a out when along the axis direction of the shaft 61 considered.
Der Rotor 10a wird von Welle 61 gehalten, die in die Endkappen 28a und 28b (im Folgenden kurz als 28a/b bezeichnet) ( und ) übergeht. Im Zentrum dieser Endkappen 28a/b gibt es Verbindungsstücke 48a/b ( ), um das Probenfluid in die Zentrifugal-FFF-Vorrichtung hinein oder heraus zu lassen. Diese Verbindungsstücke 48a/b können bevorzugt hohle Röhren sein. Der Anschluss 40a/b selbst hat die Form einer Gewindebohrung, wobei sich die Bohrung durch die Endkappe hindurch erstreckt (wobei sich die Gewinde nicht die gesamte Strecke erstrecken).The rotor 10a is by wave 61 held in the end caps 28a and 28b (hereafter referred to as 28a / b denotes) ( and ) passes over. In the center of these end caps 28a / b there are connectors 48a / b ( ) to let the sample fluid into or out of the centrifugal FFF device. These connectors 48a / b may preferably be hollow tubes. The connection 40a / b itself has the form of a threaded bore with the bore extending through the end cap (with the threads not extending the full length).
Die Verbindungsstücke 48a/b sind mit einem anderen Mittel 31a/b verbunden um das Fluid in den FFF-Kanal 13 hinein oder heraus zu lassen. Dieses Mittel 31a/b um das Fluid in den FFF-Kanal 13 hinein oder heraus zu lassen, ist am inneren Umfang des Halters 12 befestigt benachbart zu dem unterbrochenen Segment 92, um den Klemmkeil 18 aufzunehmen, vorgesehen. Um eine Vielzahl von verschiedenen Teilen zu vermeiden, kann ein Schlauch mit Standardanschlüssen verwendet werden.The connectors 48a / b are with another agent 31a / b connected to the fluid in the FFF channel 13 to let in or out. This agent 31a / b to the fluid in the FFF channel 13 in or out is on the inner circumference of the holder 12 attached adjacent to the broken segment 92 to the clamping wedge 18 intended to take. To avoid a variety of different parts, a hose with standard connections can be used.
Welle 61 durchquert und ist rotierbar gelagert in einer Öffnung in einem Lagerblock 24a/b und verläuft weiter in die Endkappe 28a/b. Mindestens einer der Lagerblöcke 24a/b besteht aus zwei Einzelteilen. Die Lagerblöcke 24a/b wiederum werden auf einer Basis 26 gelagert. Bevorzugt kann die Position von einem Lagerblock bezüglich des anderen angepasst werden, zum Beispiel indem einer von beiden, wie Lagerblock 24b, verschiebbar an Basis 26 angebracht wird, wie schematisch abgebildet in . Der andere Lagerblock 24a ist in Bezug auf die Basis 26 in seiner Position befestigt. Alternativ können auch beide Blöcke verstellbar sein, oder die Positionsverstellung kann durch andere Mittel erreicht werden, wie zum Beispiel eine geteilte Basis.wave 61 traverses and is rotatably mounted in an opening in a storage block 24a / b and continues into the end cap 28a / B. At least one of the bearing blocks 24a / b consists of two parts. The bearing blocks 24a / b turn be on a basis 26 stored. Preferably, the position of one bearing block with respect to the other can be adjusted, for example by one of the two, such as bearing block 24b , movable at base 26 is attached as shown schematically in , The other storage block 24a is in terms of the base 26 fixed in position. Alternatively, both blocks may be adjustable, or the position adjustment may be achieved by other means, such as a split base.
zeigt detaillierter die Halterkonstruktion für die Halterung von Welle 61 und die Struktur in den Endkappen 28a/b. Man kann sehen, dass die beiden Lagerblöcke 24a/b auf der Basis 26 gelagert sind, wobei Block 24a unbeweglich auf Basis 26 gelagert ist, und Block 24b verschiebbar auf Basis 26 gelagert ist (die Richtung, in die verschoben wird, ist durch einen Pfeil gekennzeichnet). Auf jedem Lagerblock 24a/b sind Endkappen 28a/b mit geeigneten Mitteln befestigt, wie zum Beispiel mit Schrauben, Stiften oder ähnlichem. Die Endkappen 28a/b haben jeweils die Form eines Napfs. An der Basis jedes dieser „Näpfe” gibt es zwei Anschlüsse 40a/b und 44a/b, die jeweils den Napf durchdringen und die Form von Gewindelöchern haben. Diese Anschlüsse 40a/b, 44a/b haben jeweils einen Durchmesser, der sich verengt wenn man sich in axialer Richtung der Welle von außerhalb zu der Nabe hin bewegt (bei 33 in ), das heißt vom geschlossenen zum offenen Ende der Endkappen 28a/b. Die Anschlüsse sind für die Einführung von Fluidleitungen konzipiert, wie zum Beispiel flexible Leitungen wie Schläuche oder flexible Rohrleitungen. Jeder Anschluss 40a/b befindet sich entlang der zentralen Achse der entsprechenden Endkappe 28a/b. Die Endkappen sind so platziert, dass die zentralen Achsen ihrer Öffnungen mit der Rotationsachse von Welle 61 übereinstimmen. Axial versetzt in Richtung des Radkranzes der Kappen 28a/b, wo die Kappen an den Lagerblöcken 24a/b befestigt sind, sind weitere Anschlüsse 42a/b angebracht, die sich entlang einer im Wesentlichen radialen Richtung erstrecken. Diese Anschlüsse erstrecken sich in Bohrungen durch die Dicke des Randes der Endkappe 28a/b. Diese sind ebenfalls für einen Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Kappe konzipiert, in diesem Fall für die Einführung von Fluidleitungen für den Abfluss und den Zufluss des Fluids. shows in more detail the holder construction for the support of shaft 61 and the structure in the end caps 28a / B. You can see that the two bearing blocks 24a / b on the base 26 are stored, with block 24a immovable based 26 is stored, and block 24b movable on basis 26 is stored (the direction in which is moved is indicated by an arrow). On every storage block 24a / b are end caps 28a / b fastened by suitable means, such as with screws, pins or the like. The end caps 28a / b each have the shape of a bowl. At the base of each of these "bowls" there are two ports 40a /Federation 44a / b, each penetrate the cup and have the form of threaded holes. These connections 40a / B 44a / b each have a diameter that narrows when you move in the axial direction of the shaft from outside to the hub (at 33 in ), that is from the closed to the open end of the end caps 28a / B. The connections are designed for the introduction of fluid lines, such as flexible lines such as hoses or flexible pipelines. Every connection 40a / b is located along the central axis of the corresponding end cap 28a / B. The end caps are placed so that the central axes of their openings coincide with the rotation axis of the shaft 61 to match. Axially offset in the direction of the rim of the caps 28a / b, where the caps on the bearing blocks 24a / b are attached, are more connections 42a / b which extend along a substantially radial direction. These terminals extend into holes through the thickness of the edge of the end cap 28a / B. These are also designed for fluid communication between the inside and the outside of the cap, in this case for the introduction of fluid lines for the drain and the inflow of the fluid.
Bei einer montierten Vorrichtung sind die Endkappen 28a/b so angeordnet, dass die zentrale Achse ihrer Öffnungen zu der zentralen Achse einer Öffnung im entsprechenden Lagerblock 24a/b parallel ist. Die Öffnung des Lagerblocks 24a/b dient zur Aufnahme von Kugellagern, die das zentrale Wellenelement 32 von Welle 61 lagern.In a mounted device, the end caps 28a / b arranged so that the central axis of its openings to the central axis of an opening in the corresponding bearing block 24a / b is parallel. The opening of the storage block 24a / b serves to accommodate ball bearings, which are the central shaft element 32 from wave 61 to store.
Die Kugellager 34a'/b' bestehen aus einem inneren und einem äußeren Laufring 34a/b und 35a/b, und einer Vielzahl an Wälzkörpern 34a'/b', die sich jeweils zwischen ihnen befinden. Die Laufringe 34a/b und 35a/b sind aus Stahl hergestellt wohingegen die Wälzkörper 34a'/b' aus Keramik bestehen. Die Wälzkörper 35a'/b' haben alle eine kugelförmige Gestalt. In der dargestellten Ausführungsform sind beide Kugellager 34a/b einreihige Rillenkugellager. Obwohl für diese Anwendung nicht empfohlen, sind sie Standardteile und können von Lieferanten wie INA/FAG, NTN, SKF und anderen bezogen werden. Die Rollelemente 35a'/b' sind aus einem Material hergestellt, das sich von dem der inneren und äußeren Laufringe 34a/b und 35a/b unterscheidet, um so die Reibung zu verringern und um eine Schmierung während der Nutzung zu vermeiden. Während die Kugellager 34a/b mit einer minimalen Menge an Öl bei der Montage des FFF-Vorrichtung geschmiert werden können, wie zum Beispiel mit ein oder zwei Tropfen pro Lager, werden sie jedoch während des Betriebs nicht geölt, auch nicht nach langem Gebrauch.The ball bearings 34a ' / b 'consist of an inner and an outer race 34a /Federation 35a / b, and a variety of rolling elements 34a ' / b ', which are between them. The races 34a /Federation 35a / b are made of steel whereas the rolling elements 34a ' / b 'consist of ceramic. The rolling elements 35a ' / b 'all have a spherical shape. In the illustrated embodiment, both ball bearings 34a / b single row deep groove ball bearings. Although not recommended for this application, they are standard parts and can be obtained from suppliers such as INA / FAG, NTN, SKF and others. The rolling elements 35a ' / b 'are made of a material that differs from that of the inner and outer races 34a /Federation 35a / b differs to reduce friction and prevent lubrication during use. While the ball bearings 34a / b can be lubricated with a minimum amount of oil during assembly of the FFF device, such as one or two drops per bearing, however, they are not oiled during operation, even after prolonged use.
Jedes Kugellager 34a'/b' ist mit Bezug auf Welle 61 und seiner Befestigung in Lagerblock 24a/b fixiert, so dass es kein Axialspiel gibt. Nach der Montage der FFF-Vorrichtung können mögliche Axialspiele ausgeschlossen werden, indem ein Lagerblock im Bezug auf den anderen verschoben wird, oder indem die geteilte Basis, sofern vorhanden, entsprechend angepasst wird, oder durch andere geeignete Mittel die in der Technik bekannt sind.Every ball bearing 34a ' / b 'is related to wave 61 and its attachment in storage block 24a / b fixed so that there is no axial play. After mounting the FFF device, possible axial play can be eliminated by moving one bearing block relative to the other, or by adjusting the split base, if any, or by other suitable means known in the art.
Wie oben angegeben umfasst Welle 61 mehrere Einzelkomponenten, nämlich diejenigen, die durch Bezugzeichen 32, 48a/b, 50a/b und 52a/b gekennzeichnet sind. Welle 61 hat im Wesentlichen die Form eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Längselements mit einer Symmetrieachse die ungefähr entlang der Längsrichtung verläuft. Ein zentrales Wellenelement 32 ist an der Längsmitte der Welle angeordnet. Es besteht aus einer hohlen Welle mit einem hohlen inneren Abschnitt 60, der entlang der Achse der Welle angebracht ist. Ungefähr an dem Längsmittenbereich des Wellenelements 32 verengt sich der hohle innere Abschnitt 60, das heißt, die Wand des hohlen inneren Abschnitts 60 wird dicker, was ein niedrigeres Gewicht und eine höhere Stabilität der Welle 61 sicherstellt. An dieser Stelle könnte er jedoch auch durchgehend sein. An der radial äußeren Peripherie an einer Stelle, die bevorzugt dem verengten oder möglicherweise durchgehenden Teil entspricht, hat die Welle einen umlaufenden Flansch 33 mit Mitteln, wie zum Beispiel Gewindebohrungen, um den Rotor 10a zu befestigen. Dies entspricht auch ungefähr der axialen Mitte zwischen den Lagern 24a und 24b. Diese besondere Position wurde entsprechend der Form des Rotors gewählt, so dass dieser die höchstmögliche Stabilität hat, was bedeutet, dass er mit höherer Wahrscheinlichkeit den Kräften durch den drehenden Motor standhält und die geringste Unwucht erzeugt wenn sich der Rotor dreht. Weiterhin ist der hohle innere Abschnitt 60 zu der Außenseite hin an einem Abschnitt 62 offen, der den hohlen inneren Abschnitt 60 am zentralen Wellenelement 32 mit der Außenseite verbindet.As stated above includes shaft 61 several individual components, namely those indicated by reference numerals 32 . 48a / B 50a /Federation 52a / b are marked. wave 61 is substantially in the form of a substantially rotationally symmetric longitudinal member having an axis of symmetry approximately along the longitudinal direction. A central shaft element 32 is arranged at the longitudinal center of the shaft. It consists of a hollow shaft with a hollow inner section 60 which is mounted along the axis of the shaft. Approximately at the longitudinal center region of the shaft element 32 narrows the hollow inner section 60 that is, the wall of the hollow inner section 60 gets thicker, resulting in lower weight and higher stability of the shaft 61 ensures. At this point, however, he could be consistent. At the radially outer periphery at a location which preferably corresponds to the narrowed or possibly continuous part, the shaft has a circumferential flange 33 with means, such as threaded holes, around the rotor 10a to fix. This also corresponds approximately to the axial center between the bearings 24a and 24b , This particular position has been chosen according to the shape of the rotor so that it has the highest possible stability, which means that it is more likely to withstand the forces of the rotating motor and produce the least imbalance as the rotor rotates. Furthermore, the hollow inner section 60 to the outside at a section 62 open, the hollow inner section 60 at the central shaft element 32 connects with the outside.
An beiden Längsenden des zentralen Wellenabschnitts 32 gibt es erste Verbindungsstücke 52a/b, die in einer zylindrischen Ausnehmung im zentralen Wellenabschnitt 32 angebracht sind. Die ersten Verbindungsstücke 52a/b haben die Form einer Zylinderscheibe mit einem Ausnehmungsabschnitt. Die Ausnehmung ist im Wesentlichen zylindrisch, weist aber eine irreguläre zylindrische Oberfläche auf, bei der die zylindrische Oberfläche eine Vielzahl von Segmenten aufweist, deren Durchmesser vergrößert ist und so einen Durchgang für das Fluid bildez. An der radialen Außenseite lassen die Ausnehmungen einen ringförmigen Steg, der bevorzugt mit einem Gewinde versehen ist. Im montierten Zustand sind die zylindrischen Ausnehmungsabschnitte nach außen ausgerichtet, weg von Wellenelement 32. Die Ausnehmungen durchdringen die ersten Verbindungsstücke 52a/b nicht. So befinden sich die Ausnehmungen nur an einer axialen Seite des ersten Verbindungsstücks 52a/b.At both longitudinal ends of the central shaft section 32 are there first connectors 52a / b, in a cylindrical recess in the central shaft section 32 are attached. The first connectors 52a / b have the shape of a cylindrical disc with a recess portion. The recess is substantially cylindrical, but has an irregular cylindrical surface, in which the cylindrical surface has a plurality of segments whose diameter is increased, thus forming a passage for the fluid. At the radial outside of the recesses leave an annular ridge, which is preferably provided with a thread. When mounted, the cylindrical recess portions are outwardly directed away from the shaft member 32 , The recesses penetrate the first connectors 52a / b not. Thus, the recesses are only on one axial side of the first connector 52a / B.
An und entlang der Rotationsachse dieser Zylinderscheiben befinden sich Anschlüsse 46a/b in der Form von Gewindebohrungen. Im montierten Zustand der ersten Verbindungsstücke 52a/b haben diese Bohrungen einen Durchmesser, der sich im Verlauf der Anschlüsse an die Außenseite und weg von Wellenelement 32 verringert. An einer Seite der ersten Verbindungsstücke 52a/b mündet der Anschluss 46a/b in einen zylindrischen Ausnehmungsabschnitt mit einem Durchmesser, der größer ist als derjenige der Anschlüsse. Aus geht hervor, dass die Anschlüsse 46a und 46b mit einer Bohrung axial ausgerichtet sind, die sich axial außerhalb der Anschlüsse befindet und die in zweiten Verbindungsstücken 48a/b vorgesehen ist. Mindestens eines der ersten Verbindungsstücke 52a/b ist mit der anderen Seite der Scheibe mit einem außermittigen Abschnitt des ersten Verbindungsstücks 52a (das heißt nicht mit Verbindungsstück 52b) durch einen weiteren Anschluss 47a, der die Form einer Gewindebohrung hat, verbunden. Im Interesse der kostengünstigen Produktion können jedoch die ersten Verbindungsstücke 52a und 52b beide eine außermittige Verbindung in Form eines weiteren Anschlusses aufweisen. Auf diese Art und Weise gäbe es nur eine Form der Verbindungsstücke. Wenn der weitere Anschluss 47a nicht in einem der ersten Verbindungsstücke 52a oder 52b verwendet wird, kann er mit einem Blindstopfen verschlossen werden.At and along the axis of rotation of these cylindrical discs are connections 46a / b in the form of threaded holes. In the assembled state of the first connectors 52a / b, these holes have a diameter that extends in the course of connections to the outside and away from shaft element 32 reduced. On one side of the first connectors 52a / b the connection opens 46a / b in a cylindrical recess portion having a diameter which is larger than that of the terminals. Out shows that the connections 46a and 46b are axially aligned with a bore which is located axially outside of the terminals and in the second connecting pieces 48a / b is provided. At least one of the first connectors 52a / b is with the other side of the disc with an off-center portion of the first connector 52a (that is not with connector 52b ) through another connection 47a , which has the shape of a threaded hole, connected. However, in the interests of cost-effective production, the first connectors can 52a and 52b both have an off-center connection in the form of another terminal. In this way, there would be only one form of connectors. If the further connection 47a not in one of the first connectors 52a or 52b used, it can be closed with a blind plug.
Die zweiten Verbindungsstücke 48a/b sind an den ringförmigen Elementen 49a/b montiert, bevorzugt mit Hilfe von Gewinden wie in gezeigt, und die daraus resultierende Unter-Unteranordnung wird in eine Ausnehmung, die die dritten Verbindungsstücke 50a/b aufweisen, eingesetzt, zum Beispiel pressgepasst. Wie in dargestellt, lässt die unregelmäßige Zylinderoberfläche des Ausnehmungsabschnitts der dritten Verbindungsstücke 50a/b jedoch Flächen für die Fluidverbindung frei.The second connectors 48a / b are at the annular elements 49a / b mounted, preferably by means of threads as in shown, and the resulting sub-sub-assembly is in a recess, which are the third connectors 50a / b are used, for example press-fitted. As in as shown, leaves the irregular cylindrical surface of the recess portion of the third connectors 50a However, surfaces are free for fluid communication.
Das Ergebnis ist eine Unteranordnung der Elemente 48a/b, 49a/b und 50a/b. Die Elemente dieser Unteranordnung sind so konstruiert und angeordnet, dass ihre Endflächen, die im montierten Zustand in Richtung der zylindrischen Ausnehmung der ersten Verbindungsstücke 52a/b zeigen, bündig anliegen.The result is a sub-arrangement of the elements 48a / B 49a /Federation 50a / B. The elements of this sub-assembly are constructed and arranged such that their end surfaces, when assembled in the direction of the cylindrical recess of the first connecting pieces 52a / b show, lie flush.
Bevorzugt weisen die dritten Verbindungsstücke 50a/b ein Gewinde an der Außenseite auf. Wenn sie dies haben, wird die Unteranordnung in die Ausnehmungsabschnitte der ersten Verbindungsstücke 52a/b eingeschraubt. Wenn keine Gewinde vorhanden sind, wird die Teilegruppe anderweitig eingefügt, zum Beispiel durch Presspassung oder Kleben.Preferably, the third connectors 50a / b threaded on the outside. If they have this, the subassembly becomes the recessed portions of the first connectors 52a / b screwed. If there are no threads, the part group is inserted otherwise, for example by press-fitting or gluing.
Alternativ kann der Ausnehmungsabschnitt des ersten Verbindungsstücks 52a/b eine ringförmige anstatt einer zylindrischen Gestalt aufweisen. In diesem Fall wären die Elemente 49a/b und die ersten Verbindungsstücke 52a/b ein Stück und beide, die zweiten Verbindungsstücke 48a/b und die dritten Verbindungsstücke 50a/b, könnten einfach in das erste Verbindungsstück 52a/b eingeschraubt werden. Die Fluidverbindungen bestehen dann aus einer radialen Lücke zwischen Element 49a/b und drittem Verbindungsstück 50a/b. Die Endflächen der zweiten und dritten Verbindungsstücke können auch zueinander axial versetzt sein.Alternatively, the recess portion of the first connector 52a / b have an annular instead of a cylindrical shape. In this case, the elements would be 49a / b and the first connectors 52a / b one piece and both, the second connectors 48a / b and the third connectors 50a / b, could easily into the first connector 52a / b are screwed. The fluid connections then consist of a radial gap between element 49a / b and third connector 50a / B. The end faces of the second and third connecting pieces can also be axially offset from each other.
Die daraus resultierende Anordnung aus den Elementen 48a/b, 49a/b, 50a/b und 52a/b wird dann in den zentrale Wellenabschnitt 32 durch Schrauben oder Passstifte wie in dargestellt eingesetzt und fixiert um so das erste Verbindungsstück 52b an rechten Seite zu befestigen. Es wird darauf hingewiesen, dass alle Verbindungsstücke 48a/b, 50a/b und 52a/b mit der Achse der Welle 61, die sie bilden, fluchten.The resulting arrangement of the elements 48a / B 49a / B 50a /Federation 52a / b is then in the central shaft section 32 by screws or dowel pins as in shown inserted and fixed so around the first connector 52b to attach to the right side. It is noted that all connectors 48a / B 50a /Federation 52a / b with the axis of the shaft 61 They make up, cursing.
Das zweite Verbindungsstück 48a/b hat die Form eines Zylinders mit einem Durchlass, der die Mitten der Endflächen miteinander verbindet, wobei eine der Endflächen mit Anschluss 46a/b des ersten Verbindungsstücks 51a/b ausgerichtet ist und die andere mit Anschluss 40a/b der Endkappe 28a/b und so als Leitung fungiert. Dieser Durchlass ist bevorzugt ein zentraler Kanal 54a/b, der sowohl mit Anschluss 46a/b des ersten Verbindungsstücks 52a/b in einer Linie angeordnet ist als auch mit Anschluss 40a/b der Endkappe 28a/b. Das zweite Verbindungsstück 48a/b besitzt bevorzugt eine Ausnehmung an der äußeren Oberfläche, um eine Fluidkammer aufzuweisen. Die Axiallänge des zweiten Verbindungsstücks 48a/b ist größer als die Axiallänge des dritten Verbindungsstücks 50a/b. Die dritten Verbindungsstücke 50a/b haben wiederum eine Axiallänge, die größer ist als diejenige des Stegs der zylindrischen Ausnehmungsabschnitte in den ersten Verbindungsstücken 52a/b. Das Ergebnis daraus ist, dass die radial innersten Verbindungsstücke 48a/b am Weitesten in Axialrichtung hervorragen und die dritten Verbindungsstücke 50a/b, die radial weiter außen angebracht sind, weniger herausragen. Der Betrag an Axial-Hervorstehen ist ausreichend, um eine Abdichtungsoberfläche für die Dichtringe 38a/b und 36a/b bereitzustellen.The second connector 48a / b has the shape of a cylinder with a passage connecting the centers of the end surfaces, one of the end surfaces with connection 46a / b of the first connector 51a / b is aligned and the other with connection 40a / b the end cap 28a / b and so acts as a lead. This passage is preferably a central channel 54a / b, both with connection 46a / b of the first connector 52a / b is arranged in a line as well with connection 40a / b the end cap 28a / B. The second connector 48a / b preferably has a recess on the outer surface to have a fluid chamber. The axial length of the second connector 48a / b is greater than the axial length of the third connector 50a / B. The third connectors 50a / b in turn have an axial length which is greater than that of the web of the cylindrical recess portions in the first connecting pieces 52a / B. The result of this is that the radially innermost connectors 48a / b most protrude in the axial direction and the third connectors 50a / b, which are radially further outward, less protrude. The amount of axial protrusion is sufficient to provide a sealing surface for the sealing rings 38a /Federation 36a / b provide.
Die ersten Dichtringe 38a/b befinden sich radial außerhalb der dritten Verbindungsstücke 50a/b und sind dichtend zwischen den ersten Verbindungsstücken 52a/b und der benachbarten Wand der Endkappen 28a/b vorgesehen. Sie sind in die Ausnehmungen 39a/b der Endkappe aufgenommen. Die ersten Dichtringe 38a/b umgeben die ersten Verbindungsstücke 52a/b in fluiddichter Weise. Ganz ähnlich befinden sich die zweiten Dichtringe 36a/b radial außerhalb der zweiten Verbindungsstücke 48a/b, sind in die Ausnehmungen 37a/b der Endkappen aufgenommen und sind dichtend zwischen den zweiten Verbindungsstücken 48a/b und der Wand der Endkappen 28a/b vorgesehen. Die Dichtringe 38a/b und 36a/b sind Drehwellendichtringe ohne Drall.The first sealing rings 38a / b are located radially outside the third connectors 50a / b and are sealing between the first connectors 52a / b and the adjacent wall of the end caps 28a / b provided. They are in the recesses 39a / b the end cap added. The first sealing rings 38a / b surround the first connectors 52a / b in a fluid tight manner. Similarly, the second sealing rings are located 36a / b radially outside the second connectors 48a / b, are in the recesses 37a / b of the end caps and sealing between the second connectors 48a / b and the wall of the end caps 28a / b provided. The sealing rings 38a /Federation 36a / b are rotary shaft seals without swirl.
Die Endkappe 28a/b liegt bevorzugt flächig am Lagerblock 24a/b an und wird so in der Position gehalten, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen ihnen entsteht. Dichtigkeit gegen Fluidsaustritt kann jedoch auch durch andere im Stand der Technik bekannte Mittel erlangt werden.The end cap 28a / b is preferably flat on the storage block 24a / b and is held in position to create a fluid-tight connection between them. However, fluid leakage may also be achieved by other means known in the art.
zeigt eine Draufsicht und eine Schnittzeichnung der Endkappe 28a/b entlang der Linie B-B in . Es ist offensichtlich, dass sich Anschluss 40a/b durch die Endwand der Endkappe 28a/b entlang der zentralen Achse der im Wesentlichen rotationssymetrischen Endkappe 28a/b erstreckt. In sind außerdem drei Durchgangslöcher 45, bevorzugt abgesenkte Bohrungen, dargestellt. Sie dienen zum Verbinden der Endkappe 28a/b mit dem entsprechenden Lagerblock 24a/b und sind für das Einsetzen einer Schraube oder eines anderen geeigneten Befestigungsmittels gedacht. zeigt auch Anschluss 44a/b. shows a plan view and a sectional drawing of the end cap 28a / b along the line BB in , It is obvious that connecting 40a / b through the end wall of the end cap 28a / b along the central axis of the substantially rotationally symmetrical end cap 28a / b extends. In are also three through holes 45 , preferably lowered holes shown. They serve to connect the end cap 28a / b with the corresponding storage block 24a / b and are intended for insertion of a screw or other suitable fastener. also shows connection 44a / B.
Besonders zeigt die zweite Ausnehmung 37a/b und die erste Ausnehmung 39a/b in den Endkappen 28a/b, wobei sowohl die zweite 37a/b als auch die erste Ausnehmung 39a/b eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, die koaxial mit der Bohrung von Anschluss 40a/b ist. Die radiale Abmessung, das heißt der Durchmesser der zweiten Ausnehmung 37a/b, ist kleiner als derjenige der ersten Ausnehmung 39a/b. Beide Ausnehmungen 37a/b und 39a/b grenzen unmittelbar aneinander an, wobei sich die erste Ausnehmung 39a/b axial weiter in Richtung der Öffnung des „Napfs”, der napfförmigen Endkappe 28a/b befindet, das heißt die zweite Ausnehmung 37a/b liegt axial weiter entfernt von Lagerblock 24a/b wohingegen sich die erste Ausnehmung 39a/b axial näher an Lagerblock 24a/b befindet.Especially shows the second recess 37a / b and the first recess 39a / b in the end caps 28a / b, where both the second 37a / b and the first recess 39a / b has a substantially cylindrical shape coaxial with the bore of port 40a / b is. The radial dimension, that is the diameter of the second recess 37a / b, is smaller than that of the first recess 39a / B. Both recesses 37a /Federation 39a / b directly adjoin one another, wherein the first recess 39a / b axially further in the direction of the opening of the "cup", the cup-shaped end cap 28a / b is located, that is, the second recess 37a / b is axially further away from the bearing block 24a / b whereas the first recess 39a / b axially closer to bearing block 24a / b is located.
Axial noch weiter in Richtung der Öffnung des Napfs gibt es eine weitere (dritte) Ausnehmung 64a/b, die die Form eines Zylinders mit einem kreisförmig geformten Teil darum herum vorgesehen aufweist, so dass die radial äußerste Oberfläche gekrümmt ist wie ein Segment eines Torus. Die radiale Abmessung der dritten Ausnehmung 64a/b ist noch größer als die der zweiten 37a/b und der ersten Ausnehmung 39a/b. Die dritte Ausnehmung 64a/b befindet sich bevorzugt koaxial mit der zweiten 37a/b und der ersten 39a/b Ausnehmung, andere Anordnungen sind jedoch möglich. Die Bohrung von Anschluss 42a/b mündet in eine dritte Ausnehmung 64a/b, wie aus ersichtlich ist.Axially still further in the direction of the opening of the cup, there is another (third) recess 64a / b, which is the shape of a cylinder with a circular shape formed around it so that the radially outermost surface is curved like a segment of a torus. The radial dimension of the third recess 64a / b is even bigger than the second 37a / b and the first recess 39a / B. The third recess 64a / b is preferably coaxial with the second 37a / b and the first 39a / b recess, but other arrangements are possible. The bore of connection 42a / b opens into a third recess 64a / b, how out is apparent.
und zeigen außerdem zwei Durchgangslöcher 43a/b, die teilweise ein Gewinde aufweisen. Sie münden in Ausnehmung 37a/b, um einen Dichtring 38a/b aus Ausnehmung 37a/b herausdrücken zu können. and also show two through holes 43a / b, which partially have a thread. They open in recess 37a / b to a sealing ring 38a / b from recess 37a / b to push out.
Die Endkappe 28a/b ist in Relation zur Unteranordnung 48a/b, 49a/b, 50a/b und 52a/b so bemessen, dass, wenn die Endkappe 28a/b mit den Dichtringen 36a/b und 38a/b über diese Anordnung gestülpt wird, es axiale Lücken zwischen der axial äußeren Endfläche der zweiten Verbindungsstücke 48a/b und der inneren, axial äußeren Endfläche der Ausnehmung 37a/b von Endkappe 28a/b und auch zwischen der axialen äußeren Endfläche des dritten Verbindungsstücks 50a/b und der inneren axialen Endfläche der Ausnehmung 39a/b von Endkappe 28a/b gibt. Im montierten Zustand der FFF-Vorrichtung befindet sich letztere Lücke daher zwischen den beiden Dichtringen 36a/b und 38a/b.The end cap 28a / b is in relation to the subassembly 48a / B 49a / B 50a /Federation 52a / b such that when the end cap 28a / b with the sealing rings 36a /Federation 38a / b is slipped over this arrangement, there are axial gaps between the axially outer end surface of the second connecting pieces 48a / b and the inner, axially outer end surface of the recess 37a / b of end cap 28a / b and also between the axial outer end surface of the third connector 50a / b and the inner axial end surface of the recess 39a / b of end cap 28a / b gives. In the assembled state of the FFF device, the latter gap is therefore between the two sealing rings 36a /Federation 38a / B.
Anschluss 44a/b befindet sich in Fluidverbindung und mündet bevorzugt in die axiale Lücke zwischen den ersten und zweiten Dichtringen 36a/b und 38a/b und den zweiten und dritten Verbindungsstücken 48a/b und 50a/b. Anschluss 42a/b führt zur Lücke zwischen den Dichtringen 38a/b und der fluiddichten Grenzfläche zwischen Endkappe 28a/b und dem Lagerblock 24a/b, das heißt, jede der ersten Ausnehmungen 39a/b ist auf der anderen Seite ihrer ersten Drehwellendichtringe ohne Drall 38a/b in Fluidverbindung mit Anschluss 42a/b. Anschluss 47a führt zum vergrößerten Abschnitt der zylindrischen Oberfläche der Ausnehmung in dem dritten Verbindungsstück 50a/b oder zur radialen Lücke zwischen Verbindungsstück 52a/b und Verbindungsstück 50a/b. Anschlüsse 40a/b und Kanäle 54a/b sind so konstruiert, dass ihre Durchmesser groß genug sind, dass Probenfluidleitungen, wie flexible Standardleitungen, durch die Anschlüsse 40a/b und in die Kanäle 54a/b passen. Durch die Bohrungen der Anschlüsse 46a/b hingegen passt die Leitung jedoch nicht. In der aktuellen Ausführungsform haben die vorgelagerten und die nachgelagerten Endkappen 28a/b das gleiche Design.connection 44a / b is in fluid communication and preferably opens into the axial gap between the first and second sealing rings 36a /Federation 38a / b and the second and third connectors 48a /Federation 50a / B. connection 42a / b leads to the gap between the sealing rings 38a / b and the fluid-tight interface between end cap 28a / b and the storage block 24a / b, that is, each of the first recesses 39a / b is on the other side of their first rotary shaft seals without swirl 38a / b in fluid communication with port 42a / B. connection 47a leads to the enlarged portion of the cylindrical surface of the recess in the third connector 50a / b or to the radial gap between connector 52a / b and connector 50a / B. connections 40a / b and channels 54a / b are designed so that their diameters are large enough that sample fluid lines, such as flexible standard cables, through the ports 40a / b and in the channels 54a / b fit. Through the holes of the connections 46a / b, however, the line does not fit. In the current embodiment, the upstream and downstream end caps have 28a / b the same design.
In bis c sind Streifen dargestellt, die zur Definition vom FFF-Kanal 13 verwendet werden.In to c are stripes shown for definition by the FFF channel 13 be used.
Die Streifen sind aufeinander gestapelt zwischen dem Halter 12 und, radial außerhalb des Stapels, dem Radkranz 11. In diesem Stapel liegt ein innerer Abstandshalter 70 benachbart einer den Kanal definierenden Folie 78 ( ), die wiederum an einen äußeren Abstandshalter 66 grenzt. Optional wird ein Ausgleichstreifen 74 zwischen dem äußeren Abstandshalter 66 und dem Radkranz 11 eingesetzt.The strips are stacked on top of each other between the holder 12 and, radially outside the stack, the rim 11 , There is an inner spacer in this stack 70 adjacent a film defining the channel 78 ( ), which in turn attach to an outer spacer 66 borders. Optionally, a compensation strip 74 between the outer spacer 66 and the wheel rim 11 used.
zeigt den äußeren Abstandshalter 66, der zwischen der Folie 78 ( ), die den Kanal 13 definiert, und dem Radkranz 11 von Rotor 10a verwendet wird. Der äußere Abstandshalter 66 ist aus einer Mylar-Polyester-Folie hergestellt, das heißt einer Folie, die aus biaxial orientiertem Polyethylen-Terephthalat oder einem Metallblech hergestellt ist, und die wenigstens auf der Seite, die der Folie 78 zugewandt ist, eine durchschnittliche Rauhigkeit von 1.5 < Ra < 1.7 und bevorzugt Ra = 1.6 aufweist, wobei die Oberflächenrauhigkeit gemäß der DIN EN ISO 4287:2010-07 als arithmetischer Durchschnitt der absoluten Werte gemessen wurde, zum Beispiel durch eine Laserstrahlkamera, und die Rauigkeit in um darstellt. Diese Art die Oberflächenrauhigkeit zu definieren wird in der gesamten vorliegenden Beschreibung verwendet, sofern nicht anderweitig angegeben. shows the outer spacer 66 that's between the slide 78 ( ), which is the channel 13 defined, and the wheel rim 11 from rotor 10a is used. The outer spacer 66 is made of a Mylar polyester film, that is, a film made of biaxially oriented polyethylene terephthalate or a metal sheet, and those at least on the side, that of the film 78 has an average roughness of 1.5 <Ra <1.7 and preferably Ra = 1.6, wherein the surface roughness according to the DIN EN ISO 4287: 2010-07 was measured as the arithmetic average of the absolute values, for example by a laser beam camera, and represents the roughness in order. This way of defining surface roughness is used throughout this specification unless otherwise specified.
An den Ecken des ansonsten im Wesentlichen rechteckigen Streifens 66 sind 4 Löcher 68 vorgesehen. Die Dicke des Streifens 66 beträgt deutlich weniger als 1 mm und bevorzugt ungefähr 250 μm. Die Oberfläche, die der Folie 78 zugewandt ist, muss komplett kratzerfrei sein, um so die Dichtigkeit des Kanals 13 zu unterstützen. Streifen 66 wird durch visuelle Inspektion, d. h. durch optische Messung auf Kratzer hin überprüft.At the corners of the otherwise substantially rectangular strip 66 are 4 holes 68 intended. The thickness of the strip 66 is significantly less than 1 mm and preferably about 250 microns. The surface of the film 78 facing, must be completely scratch-free, so the tightness of the channel 13 to support. strip 66 is checked by visual inspection, ie by optical measurement for scratches.
zeigt einen inneren Abstandshalter 70 der zwischen Halter 12 und der den Kanal 13 definierenden Folie 78 vorgesehen ist. Ähnlich zu Abstandshalter 66 hat er eine im Allgemeinen rechteckige Form, mit Löchern 72 an den 4 Ecken des Streifens. Während der axiale oder transverse Abstand zwischen den Löchern 68, 72 an einem longitudinalen Ende der Abstandshalter 66 und 70 identisch ist, ist der umfängliche oder longitudinale Abstand zwischen den Löchern 72 des inneren Abstandshalters 70 kürzer als die entsprechende Distanz zwischen den Löchern 68 des äußeren Abstandshalters 66. Die Differenz des umfänglichen Abstands ist an den inneren Durchmesser des Radkranz 11 so angepasst, dass sich Löcher 68 und 72 decken, sobald die Abstandshalter 66 und 70 mit der dazwischenliegenden Folie 78 den Krümmungsradius, der durch den Durchmesser des Radkranzs 11 definiert wird, annehmen. Der innere Abstandshalter 70 kann aus dem gleichen Material hergestellt sein wie der andere Abstandshalter 66. shows an inner spacer 70 the between holder 12 and the channel 13 defining foil 78 is provided. Similar to spacers 66 it has a generally rectangular shape, with holes 72 at the 4 corners of the strip. While the axial or transverse distance between the holes 68 . 72 at a longitudinal end of the spacers 66 and 70 is identical, is the circumferential or longitudinal distance between the holes 72 of the inner spacer 70 shorter than the corresponding distance between the holes 68 of the outer spacer 66 , The difference of the circumferential distance is at the inner diameter of the rim 11 adjusted so that holes 68 and 72 cover as soon as the spacers 66 and 70 with the intervening foil 78 the radius of curvature, the diameter of the wheel rim 11 is defined, accept. The inner spacer 70 can be made of the same material as the other spacer 66 ,
Weiterhin sind die Löcher 71 entlang der longitudinalen Achse des inneren Abstandshalters 70 angebracht. Wie dargestellt, haben diese Löcher 71 einen Kreisquerschnitt; es kann aber auch ein jeglicher anderer Querschnitt verwendet werden. Sie dienen zum Ein- und Auslass von Probenfluid in den FFF-Kanal 13. Zumindest an der Seite, die der Folie 78 zugewandt ist, liegt die Oberflächenrauhigkeit von Abstandshalter 70 bei 1.5 < Ra < 1.7 und bevorzugt bei Ra = 1.6. In der dargestellten Ausführungsform besteht Abstandshalter 70 aus Edelstahl der Qualität 1.4310 für die Verwendung in Federn. Die Dicke von Abstandshalter 70 liegt deutlich unter 1 mm und beträgt bevorzugt ungefähr 250 μm. Furthermore, the holes 71 along the longitudinal axis of the inner spacer 70 appropriate. As shown, these holes have 71 a circular cross section; but it can also be used any other cross-section. They serve for the inlet and outlet of sample fluid into the FFF channel 13 , At least on the side of the slide 78 facing, the surface roughness of spacers lies 70 at 1.5 <Ra <1.7 and preferably at Ra = 1.6. In the illustrated embodiment, there are spacers 70 made of stainless steel of quality 1.4310 for use in springs. The thickness of spacers 70 is well below 1 mm and is preferably about 250 microns.
zeigt den Kompensationsstreifen 74. Der Kompensationsstreifen 74 kann optional direkt zwischen dem Radkranz 11 und dem äußeren Abstandshalter 66 eingesetzt werden. Ähnlich zu den anderen Streifen in und weist er 4 Löcher 76 auf, die in den entsprechenden Ecken des ansonsten rechteckigen Streifens 74 so angebracht sind, dass sich ihre Position mit den Löchern 68 und 72 deckt, sobald der Kompensationsstreifen den Krümmungsradius annimmt, der durch den inneren Durchmesser des Radkranz 11 definiert wird. Der Kompensationsstreifen 74 ist ebenso aus Edelstahl der Qualität 1.4310 hergestellt, mit einer Dicke von weniger als 1 mm und bevorzugt ungefähr 250 μm. shows the compensation strip 74 , The compensation strip 74 can optionally be directly between the rim 11 and the outer spacer 66 be used. Similar to the other stripes in and he has 4 holes 76 on that in the corresponding corners of the otherwise rectangular strip 74 are so attached that their position with the holes 68 and 72 covers as soon as the compensating strip assumes the radius of curvature passing through the inner diameter of the rim 11 is defined. The compensation strip 74 is also made of grade 1.4310 stainless steel, with a thickness of less than 1 mm, and preferably about 250 μm.
zeigt die Folie 78, die den Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal 13 definiert. Folie 78 hat eine im Wesentlichen rechteckige Form mit vier Löchern 83, die an den Ecken der Folie 78 so angebracht sind, dass sie sich mit den Löchern 68, 72 und 76 decken, sobald die Folie 78 in einem Stapel nahe an Radkranz 11 angebracht ist. Zusammen dienen diese Löcher dazu, die Elemente des Stapels an Halter 12 auszurichten. Um den Stapel zusammenpressen zu helfen, können die Löcher auch länglich sein, wobei die longitudinale Richtung der Löcher in Richtung der Umfangsrichtung von Radkranz 11 und Halter 12 verläuft. shows the foil 78 representing the field-flow fractionation channel 13 Are defined. foil 78 has a substantially rectangular shape with four holes 83 at the corners of the slide 78 are so attached that they are with the holes 68 . 72 and 76 cover as soon as the foil 78 in a pile near wreath 11 is appropriate. Together, these holes serve to hold the elements of the stack of holders 12 align. In order to help compress the stack, the holes may also be elongated, with the longitudinal direction of the holes in the circumferential direction of Radkranz 11 and holder 12 runs.
Die Dicke der Folie 78 hängt von den zu fraktionierenden Fluiden ab. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Dicke ungefähr 250 μm, sie kann aber auch ungefähr 100 μm bis circa 800 μm betragen. Die Folie 78 besteht aus Polytetrafluoroethylen (PTFE), das besser bekannt ist als „Teflon”, ein Markenname von E. I. du Pont de Nemours and Company. Es kann jedoch auch jedes andere Material, wie zum Beispiel ein Fluoroelastomer, verwendet werden, so lange es sich hierbei um selbstdichtendes Material handelt, das heißt ein Material, das automatisch eine gute Abdichtung gegen Fluidsaustritt bildet, und solange das Material elastisch ist. Die Oberflächenrauhigkeit beider Seiten der Folie ist 1.5 < Ra < 1.7 und bevorzugt Ra = 1.6. Die Oberfläche beider Seiten muss kratzfrei sein um so bei der Dichtung zu helfen.The thickness of the film 78 depends on the fluids to be fractionated. In the illustrated embodiment, the thickness is about 250 microns, but it may also be about 100 microns to about 800 microns. The foil 78 is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), which is better known as "Teflon", a trade name of EI du Pont de Nemours and Company. However, any other material, such as a fluoroelastomer, may be used as long as it is a self-sealing material, that is, a material that automatically forms a good seal against fluid leakage and as long as the material is elastic. The surface roughness of both sides of the film is 1.5 <Ra <1.7 and preferably Ra = 1.6. The surface of both sides must be scratch-free to help with the seal.
In dem mittleren Teil der Folie 78 befindet sich eine Ausnehmung 80, die die Folie durchdringt. Diese Ausnehmung definiert die gesamte Geometrie des FFF-Kanals 13, das heißt die Dicke, Länge und Breite, sowie divergierende und konvergierende Abschnitte. Die Ausnehmung 80 befindet sich komplett innerhalb der Folie 78, das heißt das Material der Folie 78 umschließt sie vollständig. Die Löcher 82 sind nicht mit Ausnehmung 80 verbunden, die den Kanal 13 definiert. Die Form von Ausnehmung 80 kann als längsgestrecktes Sechseck beschrieben werden, wobei sich Schlitze ( ) longitudinal von den am Weitesten entfernten Ecken des Hexagon erstrecken. Die übrigen vier Ecken befinden an den Ecken von etwas, das als ein Rechteck beschrieben werden kann. Alternativ kann die Form als longitudinales Rechteck beschrieben werden, bei dem Dreiecke jeweils an den kurzen Seiten des Rechtecks vorgesehen sind, wobei die Spitzen der Dreiecke in die Schlitze 86 münden. An jedem Ende der Schlitze 86 gibt es eine Öffnung 87 in der Form eines Kreissegments, das einen Durchmesser des Kreises aufweist, der die Öffnung 87 definiert, der mindestens der Breite von Schlitz 86 entsprechen muss und bevorzugt größer als die Weite von Schlitz 86 ist. Bei montierter Vorrichtung, befinden sich die Öffnungen 87 in einer Linie mit Löchern 71 des Abstandshalters 70, wobei die Löcher 71 größer sind als die Öffnungen 87.In the middle part of the slide 78 there is a recess 80 that penetrates the film. This recess defines the entire geometry of the FFF channel 13 that is the thickness, length and width, as well as diverging and converging sections. The recess 80 is completely inside the foil 78 that is the material of the film 78 encloses them completely. The holes 82 are not with recess 80 connected to the channel 13 Are defined. The shape of recess 80 can be described as an elongated hexagon, with slots ( ) extend longitudinally from the furthest corners of the hexagon. The remaining four corners are at the corners of something that can be described as a rectangle. Alternatively, the shape may be described as a longitudinal rectangle in which triangles are respectively provided on the short sides of the rectangle with the tips of the triangles in the slots 86 lead. At each end of the slots 86 is there an opening 87 in the form of a circle segment having a diameter of the circle forming the opening 87 defined to be at least the width of slot 86 must match and preferably greater than the width of slot 86 is. With the device mounted, the openings are located 87 in a line with holes 71 of the spacer 70 , with the holes 71 are larger than the openings 87 ,
Die bis c zeigen den Halter 12 im Detail. zeigt eine seitliche oder axiale Ansicht des Halters 12. Halter 12 ist aus einer Aluminium-Zink-Mangan-Kupfer-Legierung geformt, die hartbeschichtet wurde. Die äußere Oberfläche ist glatt, wobei die Oberflächenrauhigkeit an der Außenseite 0.35 < Ra < 0.45 und bevorzugt ungefähr Ra = 0.4 beträgt. Sie besteht aus einem im Wesentlichen rechteckigen Streifen, der in die Form eines Rings oder Kreises mit einem unterbrochenen Segment 92 gebogen wurde. Das unterbrochene Segment 92 dient zur Aufnahme von Klemmkeil 18 ( , , ).The to c show the holder 12 in detail. shows a lateral or axial view of the holder 12 , holder 12 is formed from an aluminum-zinc-manganese-copper alloy that has been hard-coated. The outer surface is smooth, the surface roughness on the outside being 0.35 <Ra <0.45, and preferably about Ra = 0.4. It consists of a substantially rectangular strip that is in the shape of a ring or circle with a broken segment 92 was bent. The broken segment 92 serves to accommodate clamping wedge 18 ( . . ).
Wie vom Zentrum des Rings oder Kreises aus ersichtlich ist umschließen die Endflächen 91 des Halters 12 benachbart zu dem unterbrochenen Segment 92 einen Winkel α von ungefähr 10°, bevorzugt 10° ± 0.05°, der auch dem Winkel der Oberflächen der Endflächen 91 von Halter 12 entspricht, wenn er aus der Sicht entlang der Achse des Rings gesehen wird. Mindestens eine Ausnehmung und bevorzugt ein oder mehrere Löcher 34 befinden sich gegenüber dem unterbrochenen Segment 92 des Halters 12, in der dargestellten Ausführungsform 5 Löcher 34. Durch eine oder mehrere Ausnehmungen in dieser Position wird vermieden, dass die Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung während des Betriebs aus dem Gleichgewicht gerät. Es kann jede Anzahl an Löchern verwendet werden, so lange deren Anzahl und Ausführung zur Reduzierung der Unwucht beiträgt.As can be seen from the center of the ring or circle, the end faces enclose 91 of the owner 12 adjacent to the broken segment 92 an angle α of about 10 °, preferably 10 ° ± 0.05 °, which also the angle of the surfaces of the end faces 91 from holder 12 corresponds when viewed from the view along the axis of the ring. At least one recess and preferably one or more holes 34 are opposite the broken segment 92 of the owner 12 in the illustrated embodiment 5 holes 34 , One or more recesses in this position prevent the field-flow fractionation device from becoming out of balance during operation. There can be any number of holes used as long as their number and design contributes to the reduction of imbalance.
Die Löcher 90 sind an beiden Seiten des unterbrochenen Segments 92 angebracht. Durch sie können Passstifte, Schrauben, Stifte oder andere geeignete Mittel verwendet werden, um die Löcher 68, 72, 76, 72 in Folie 78 und in Abstandshaltern 68, 72, 76 mit der radial äußeren Oberfläche von Halter 12 zu verbinden. Die axialen Bohrungen 32 können wie dargestellt in Halter 12 vorgesehen sein um so das Entfernen von Klemmkeil 18 zu erleichtern, wie weiter unten beschrieben wird.The holes 90 are on both sides of the interrupted segment 92 appropriate. Through them, dowel pins, screws, pins or other suitable means can be used to make the holes 68 . 72 . 76 . 72 in foil 78 and in spacers 68 . 72 . 76 with the radially outer surface of holder 12 connect to. The axial bores 32 can be as shown in holder 12 be provided so as to remove the wedge 18 to facilitate, as described below.
Die Durchgangslöcher mit Gewinde 88 befinden sich entlang des Umfangs weiter entfernt vom unterbrochenen Segment 92 als die Löcher 90 und 32. Die Durchgangslöcher 88 lassen das Fluid in und aus dem Kanal 13 strömen wenn die Vorrichtung in Gebrauch ist. Die Löcher 88 erstrecken sich durch die Dicke des Halters 12 hindurch. Ein Loch 88 an jeder Seite des unterbrochenen Segments 92 wäre ausreichend für einen speziellen Typ von Kanal 13. In der dargestellten Abbildung gibt es jedoch 2 Löcher an jeder Seite, um den Halter so auch mit zwei Kanaltypen unterschiedlicher Länge verwenden zu können. Es können natürlich auch mehr als zwei Löcher sein.The through holes with thread 88 are located along the circumference farther away from the broken segment 92 as the holes 90 and 32 , The through holes 88 let the fluid in and out of the channel 13 flow when the device is in use. The holes 88 extend through the thickness of the holder 12 therethrough. A hole 88 on each side of the interrupted segment 92 would be sufficient for a particular type of channel 13 , In the illustration shown, however, there are 2 holes on each side to allow the holder to be used with two channel types of different lengths. Of course, there can be more than two holes.
Während des Gebrauchs ist ein Loch 88 auf der einen Seite des unterbrochenen Segments 92 mit einem Loch 71 ausgerichtet, um so den Eintritt von Probenfluid in den Kanal 13 zu ermöglichen. Ein Loch 88 an der anderen Seite des unterbrochenen Segments 92 wiederum ist mit Loch 71 an dem gegenüberliegenden Ende des Kanals 13 ausgerichtet, um so den Austritt von Probenfluid aus dem Kanal zu ermöglichen.There is a hole during use 88 on one side of the interrupted segment 92 with a hole 71 aligned so as to prevent the entry of sample fluid into the channel 13 to enable. A hole 88 on the other side of the broken segment 92 turn is with hole 71 at the opposite end of the channel 13 aligned so as to allow the escape of sample fluid from the channel.
zeigt eine radiale Ansicht des Halters 12 bei einer Betrachtung des unterbrochenen Segments 92 von radial außerhalb des Halters 12. Es wird deutlich, dass das unterbrochene Segment 92 auch entlang der axialen Richtung von Halter 12 abgeschrägt ist. Wenn die FFF-Vorrichtung montiert ist, wird das unterbrochene Segment 92 durch die Abschrägung schmäler, wenn man sich in Richtung der Nabe 10b bewegt. Dies entspricht auch der Tiefenrichtung der Gewindelöcher 32 weg von der axial äußeren Oberfläche und in den Körper von Halter 12 hinein. Der Winkel der Abschrägung β, den die Endflächen des unterbrochenen Segments 92 in dieser Richtung einschließen, beträgt ungefähr 8° und bevorzugt 8° ± 0.05°. Die Oberflächenrauhigkeit der Endflächen 91, die das unterbrochene Segment 92 definieren, beträgt 0.35 < Ra < 0.45, und bevorzugt Ra = 0.4. shows a radial view of the holder 12 looking at the broken segment 92 from radially outside the holder 12 , It becomes clear that the broken segment 92 also along the axial direction of holder 12 is bevelled. When the FFF device is mounted, the broken segment becomes 92 Narrowing through the bevel, looking towards the hub 10b emotional. This also corresponds to the depth direction of the threaded holes 32 away from the axially outer surface and into the body of holder 12 into it. The angle of the chamfer β, the end faces of the broken segment 92 in this direction is about 8 ° and preferably 8 ° ± 0.05 °. The surface roughness of the end surfaces 91 that the broken segment 92 is 0.35 <Ra <0.45, and preferably Ra = 0.4.
zeigt eine andere Sicht auf das unterbrochene Segment 92 mit Blickrichtung entlang der axialen Richtung und ist im Wesentlichen eine Nahansicht des entsprechenden Ausschnitts von . shows a different view of the broken segment 92 Viewing along the axial direction and is essentially a close-up view of the corresponding section of ,
Die bis f zeigen einen Klemmkeil 18, der in das unterbrochene Segment 92 eingesetzt wird. Der Klemmkeil 18 ist so konfiguriert, dass er in das unterbrochene Segment 92 des Halters eingesetzt und verkeilt wird und so den Halter 12 und die Abstandshalter 68, 72, 76 und die Folie 78, die den FFF-Kanal 13 definiert, gegen den inneren Kreisumfang des Radkranzs 11 von Rotor 10a presst.The to f show a clamping wedge 18 that is in the broken segment 92 is used. The clamping wedge 18 is configured to be in the broken segment 92 the holder is inserted and wedged and so the holder 12 and the spacers 68 . 72 . 76 and the foil 78 that the FFF channel 13 defined, against the inner circumference of the wheel rim 11 from rotor 10a pressed.
Der Klemmkeil 18 ist aus einer Aluminium-Zink-Mangan-Kupfer-Legierung hergestellt, die mit Polytetrafluoroethylen (PTFE) hartbeschichtet ist. Die Beschichtung hat bevorzugt eine Dicke zwischen 20 und 25 μm. Die Oberflächenqualität des Klemmkeils entspricht bevorzugt der oben beschriebenen Beschichtung von Halter 12.The clamping wedge 18 is made of an aluminum-zinc-manganese-copper alloy hard-coated with polytetrafluoroethylene (PTFE). The coating preferably has a thickness of between 20 and 25 μm. The surface quality of the clamping wedge preferably corresponds to the coating of holders described above 12 ,
Der Klemmkeil 18 besteht aus einem Paar im Wesentlichen gegenüberliegender Oberflächen 94. Jede dieser Flächen hat die Form eines länglichen Rechtecks, wobei die längeren Kanten des Rechtecks im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung sind und die kürzeren Seiten parallel zur radialen Richtung der FFF-Vorrichtung. Die Oberflächen 94 des Paares sind zueinander in zwei Richtungen geneigt.The clamping wedge 18 consists of a pair of substantially opposing surfaces 94 , Each of these surfaces has the shape of an elongated rectangle with the longer edges of the rectangle substantially parallel to the axial direction and the shorter sides parallel to the radial direction of the FFF device. The surfaces 94 of the pair are inclined to each other in two directions.
Zum einen sind sie so geneigt, dass, in eingesetzter Position des Klemmkeils 18 und in axialer Sicht, beide Oberflächen 94 sich entlang radialer Strahlen mit einem Winkelunterschied erstrecken, der ungefähr der umfänglichen Winkelabmessung des unterbrochenen Segments von Halter 12 entspricht. Ihr Winkel ist so, dass sie bündig an den Oberflächen anliegen, die die Endflächen 91 des Halters definieren. In der bevorzugten vorliegenden Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel γ zueinander ungefähr 8° und bevorzugt 8° ± 0.05°.For one, they are so inclined that, in the inserted position of the clamping wedge 18 and in axial view, both surfaces 94 extending along radial rays with an angular difference approximately equal to the circumferential angular dimension of the interrupted segment of holder 12 equivalent. Their angle is such that they lie flush against the surfaces that make up the end surfaces 91 define the holder. In the preferred present embodiment, the inclination angle γ to each other is about 8 °, and preferably 8 ° ± 0.05 °.
Zum anderen ist der Klemmkeil 18 so gestaltet, dass seine Oberflächen 94 so zueinander geneigt sind, dass sie, aus axialer Richtung der montierten FFF-Vorrichtung betrachtet, einen Winkel δ einschließen. Der Winkel δ ist so ausgelegt, dass der Klemmkeil 18 den Halter 12 umfänglich um einen vorgegebenen Betrag verschiebt, wenn er axial in das unterbrochene Segment vorgeschoben wird. Dies kann mit Hilfe eines Werkzeugs durchgeführt werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel der axialen Abschrägung der gegenüberliegenden Endflächen 94 ungefähr 10° und bevorzugt δ = 10° ± 0.05°.On the other hand is the clamping wedge 18 designed so that its surfaces 94 are inclined relative to each other such that, viewed from the axial direction of the mounted FFF device, they enclose an angle δ. The angle δ is designed so that the clamping wedge 18 the holder 12 circumferentially displaced by a predetermined amount as it is advanced axially into the interrupted segment. This can be done with the help of a tool. In this preferred embodiment, the angle of the axial taper of the opposite end faces 94 about 10 ° and preferably δ = 10 ° ± 0.05 °.
Entlang der Richtung des Klemmkeils 18, die parallel zu den langen Kanten der rechteckigen Oberflächen 94 ist, d. h. parallel zur axialen Richtung des Rotors 10a wenn der Klemmkeil 18 in das unterbrochene Segment 92 eingesetzt ist, gibt es ein Durchgangsloch in Form einer abgestuften Bohrung 16 ( ). Der Durchmesser dieser abgestuften Bohrung 16 vergrößert sich vom einen Ende der Bohrung an der kleineren Endfläche des Klemmkeils 18 zum Ende der Bohrung an der größeren Endfläche des Klemmkeils 18, wobei sich „groß” und „klein” in diesem Fall auf die Gesamtfläche der jeweiligen Endflächen bezieht. Die Bohrung 16 besitzt außerdem ein Gewinde 96 um eine Schraube einzusetzen, mit der der Klemmkeil aus der entsprechenden Bohrung im Rotor 10a entfernt werden kann. In der vorliegenden Ausführung ist die axiale Länge von Klemmkeil 18 ein wenig kürzer als die axiale Abmessung von Halter 12.Along the direction of the clamping wedge 18 parallel to the long edges of the rectangular surfaces 94 is, ie parallel to the axial direction of the rotor 10a if the clamping wedge 18 in the interrupted segment 92 is inserted, there is a through hole in the form of a stepped bore 16 ( ). The diameter of this stepped bore 16 increases from one end of the bore on the smaller end face of the clamping wedge 18 to the end of the bore on the larger end face of the clamping wedge 18 , where "big" and "small" in this case refers to the total area of the respective end faces. The hole 16 also has a thread 96 to insert a screw, with which the clamping wedge from the corresponding hole in the rotor 10a can be removed. In the present embodiment, the axial length of the clamping wedge 18 a little shorter than the axial dimension of holder 12 ,
Beste Betriebsart der VorrichtungBest mode of operation of the device
Im Folgenden wird die gegenwärtig bevorzugte Betriebsart der zuvor beschriebenen Vorrichtung 10 dargestellt, ausgehend von der Montage der Vorrichtung.Hereinafter, the presently preferred mode of operation of the device described above 10 illustrated, starting from the mounting of the device.
Zuerst wird die Nabe 10b an Flansch 33 der Welle montiert. Dann oder parallel dazu werden der innere Abstandshalter 70, dann die Folie 78 gefolgt vom äußeren Abstandshalter 68 und optional dem Kompensationsstreifen 74, auf Halter 12 so gestapelt, dass die Löcher 82, 68, 72, 76 und 90 ausgerichtet sind. So werden die Löcher 88, 71 und die Öffnungen 87 automatisch ebenfalls ausgerichtet, um den Ein- und Austritt von Probenfluid in bzw. aus Ausnehmung 80, die den FFF-Kanal 13 definiert, zu ermöglichen. Der so entstandene Stapel wird dann mit geeigneten Mitteln, wie zum Beispiel Stiften, verbunden. Anschließend wird der Halter 12 zusammen mit dem montierten FFF-Kanal 13 in das Innere des Radkranzs 11 von Rotor 10a eingesetzt.First, the hub 10b on flange 33 the shaft mounted. Then, or in parallel, become the inner spacer 70 , then the foil 78 followed by the outer spacer 68 and optionally the compensation strip 74 , on holder 12 so stacked up that the holes 82 . 68 . 72 . 76 and 90 are aligned. So are the holes 88 . 71 and the openings 87 automatically also aligned to the inlet and outlet of sample fluid into and out of recess 80 that the FFF channel 13 defined to allow. The resulting stack is then connected by suitable means, such as pins. Subsequently, the holder 12 together with the mounted FFF channel 13 into the interior of the wheel rim 11 from rotor 10a used.
Der Klemmkeil 18 wird in das unterbrochene Segment 92 des Halters 12 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, wie einem Abzieher oder einer Ausziehvorrichtung, eingesetzt. Er befindet sich an der Oberfläche der Nabe, abgewandt vom Halter, reicht durch die gestufte Bohrung 16 des Klemmkeils hindurch und endet in Endfläche 95 der Klemmkeils. Das Einklemmen des Klemmkeils 18 in das unterbrochene Segment 92 kann dann durch Schrauben des Einpresswerkzeugs erfolgen, wobei das Gewinde 96 in der Bohrung 16 des Klemmkeils 18 und die Bohrung des entsprechenden Lochs in der Nabe 10b unbenutzt bleiben. Andernfalls können diese Gewinde beim Einklemmen des Klemmkeils 18 in das unterbrochene Segment 92 durch die großen Kräfte, die nötig sind, beschädigt oder zerstört werden. Die generelle Idee ist, das Werkzeug zu benutzen um die Kraft zwischen der axialen Endfläche 95 des Klemmkeils 18 und der entsprechenden Oberfläche der Nabe 10b des Rotors 10a so aufzubringen, dass der Klemmkeil 18 in das unterbrochene Segment 92 eingeklemmt wird, dadurch Halter 12 auseinander drückt und so den Kanal 13 in Radkranz 11 presst.The clamping wedge 18 gets into the broken segment 92 of the owner 12 with the help of a suitable tool, such as a puller or an extractor used. It is located on the surface of the hub, facing away from the holder, extends through the stepped bore 16 of the clamping wedge and ends in end face 95 the clamping wedge. The clamping of the clamping wedge 18 into the broken segment 92 can then be done by screwing the press tool, the thread 96 in the hole 16 of the clamping wedge 18 and the hole of the corresponding hole in the hub 10b remain unused. Otherwise, these threads can when clamping the clamping wedge 18 into the broken segment 92 be damaged or destroyed by the great forces that are needed. The general idea is to use the tool around the force between the axial end face 95 of the clamping wedge 18 and the corresponding surface of the hub 10b of the rotor 10a applied so that the clamping wedge 18 into the broken segment 92 is trapped, thereby holder 12 pushes apart and so the channel 13 in wheel rim 11 pressed.
Dies geschieht in solch einer Position, dass die Bohrung 16 des Klemmkeils 18 mit der entsprechenden Bohrung in der Nabe 10b ausgerichtet ist, um so einer Schraube, einem Passstift oder einem anderen geeigneten Mittel zu ermöglichen, den Klemmkeil 18 an der Nabe 10b zu befestigen und den Klemmkeil sicher in seiner eingeklemmten Position zu halten.This happens in such a position that the bore 16 of the clamping wedge 18 with the corresponding hole in the hub 10b is aligned to allow such a screw, a dowel pin or other suitable means, the clamping wedge 18 at the hub 10b to secure and to hold the clamping wedge securely in its clamped position.
Sobald der Klemmkeil 18 in das unterbrochenen Segment 92 eingeklemmt ist, wird er durch eine Schraube, die durch Loch 16 eingesetzt und in das entsprechende Gewinde der Bohrung in Rotor 10a eingeschraubt wird, am Rotor 10a befestigt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass diese Schraube unter normalen Betriebsbedingungen nicht benötigt wird. Der Klemmkeil 18 und das unterbrochene Segment 92 sind so gestaltet, dass der Klemmkeil während eines normalen Betriebs nicht verschoben wird. Die Funktion der Schraube ist lediglich eine Sicherheitsvorkehrung für den Fall, dass die FFF-Vorrichtung unüblichen Erschütterungen ausgesetzt ist, durch die sich der Klemmkeil verschieben könnte. Außerdem könnte, wenn der Klemmkeil nicht an der richtigen Stelle gehalten wird, es zu einem Problem kommen, wenn die FFF-Vorrichtung eingeschaltet wird. Zunächst wäre die Kraft, durch die der Klemmkeil 18 im unterbrochenen Segment 92 gehalten wird, nur sehr gering, wenn der Halter 12 durch die Zentrifugalkräfte nicht fest gegen das Radkranz 11 gepresst wird. So könnte der Klemmkeil 18 durch die Kräfte, die während des Einschaltens wirken, verschoben werden. Da sich dieser zumindest in diesem Stadium nicht fest gesichert im unterbrochenen Segment 92 befindet, könnte er sich als Konsequenz daraus aus der Vorrichtung lösen und möglicherweise Umstehende und Gerätschaften treffen.Once the clamping wedge 18 into the broken segment 92 is trapped, it will pass through a bolt through hole 16 inserted and into the corresponding thread of the hole in rotor 10a is screwed in, on the rotor 10a attached. It should be noted, however, that this screw is not required under normal operating conditions. The clamping wedge 18 and the broken segment 92 are designed so that the clamping wedge is not moved during normal operation. The function of the screw is merely a safety precaution in the event that the FFF device is subjected to unusual shocks that could cause the wedge to move. In addition, if the wedge is not held in place, a problem could arise when the FFF device is turned on. First, the force through which the clamping wedge 18 in the interrupted segment 92 is kept very low, if the holder 12 not firmly against the rim due to the centrifugal forces 11 is pressed. So could the clamping wedge 18 be moved by the forces that act during switching. Since this at least at this stage not firmly secured in the interrupted segment 92 As a consequence, it could break loose from the device and possibly hit bystanders and equipment.
Die ersten, zweiten und dritten Verbindungsstücke und die Endkappen werden wie oben beschrieben montiert.The first, second and third connectors and the end caps are assembled as described above.
Nachdem der Rotor in dieser Art und Weise montiert wurde, werden nun Mittel, die zum Zuführen und Entfernen von Feld-Fluss-Fraktionierungsflüssigkeit (Probenfluid) zu und von Welle 61 dienen, mit geeigneten Mitteln, wie passenden flexiblen Leitungen mit Hilfe von Standardadaptern für flexible Rohrleitungen angebracht, so dass sich die Leitungen von Anschluss 46a hin zu einem der Löcher 88 und von dem andern der Löcher 88 zu Anschluss 46b erstrecken. So entsteht eine Verbindung zwischen der Welle 61 und dem Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal 13, definiert durch die Folie 78.After the rotor has been mounted in this manner, means are now provided for feeding and removing field flow fractionating fluid (sample fluid) to and from shaft 61 Serve, by appropriate means, as appropriate flexible conduits by means of standard adapters for flexible piping attached, so that the lines of connection 46a towards one of the holes 88 and from the other of the holes 88 to connection 46b extend. This creates a connection between the shaft 61 and the field-flow fractionation channel 13 , defined by the foil 78 ,
Danach werden geeignete Mittel, wie flexible Leitungen, angebracht, damit Feld-Fluss-Fraktionierungsflüssigkeit (Probenfluid) zum Rotor hin und vom Rotor weg geführt werden kann. Die flexiblen Leitungen werden durch Anschluss 40a in Kanal 54a eingeführt um so das zu fraktionierende Fluid einzuführen. Eine weitere flexible Rohrleitung wird durch Anschluss 40b in Kanal 54a eingeführt um das zu fraktionierende Fluid zu entnehmen.Thereafter, appropriate means, such as flexible conduits, are applied to allow field flow Fractionating fluid (sample fluid) can be guided to the rotor and away from the rotor. The flexible cables are connected by connection 40a in channel 54a introduced so as to introduce the fluid to be fractionated. Another flexible piping is by connection 40b in channel 54a introduced to remove the fluid to be fractionated.
Hier soll darauf hingewiesen werden, dass Mittel wie die flexiblen Rohrleitungen in die Kanäle 54a/b so hineinreichen, bis sie nahe an die ersten Verbindungsstücke 52a/b heranreichen, jedoch nicht in Kontakt mit ihnen sind.Here it should be noted that means such as the flexible piping into the channels 54a / b so far as to be close to the first connectors 52a / b, but are not in contact with them.
Fluidspülverbindungen werden mit den Anschlüssen 44a/b verbunden und Abflussfluidleitungen werden mit den Anschlüssen 42a/b verbunden. Spülfluid wird durch Anschlüsse 44a/b zugeführt. Der Druck des Spülfluids wird gesteuert, so dass deren Druck mit dem Druck des Probenfluids am entsprechenden Anschluss 40a/b übereinstimmt. So wird der Druckunterschied über den zweiten Dichtring 36a/b minimiert, bevorzugt auf weniger als 0,05 bar, und sogar ein geringer Verlust von Probenfluid wird so verhindert. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Druckdifferenz über dem zweiten Dichtring minimiert wird, indem das Probenfluid einen Druck von 4 bis 7 bar aufweist und das Spülfluid ungefähr einen Druck von 200 mbar hat und dass durch die Steuerung des Spüldrucks die Druckdifferenz über den ersten Dichtring 38a/b gesteuert wird, wodurch der Fluss des Probenfluids abgedichtet wird. Potentielles überschüssiges Spülfluid, das an den ersten Dichtringen 38a/b austritt, fließt dann durch die Anschlüsse 42a/b ab.Fluid flushing connections are made with the connections 44a / b and drain lines are connected to the connections 42a / b connected. Flushing fluid is through connections 44a / b supplied. The pressure of the flushing fluid is controlled so that its pressure with the pressure of the sample fluid at the corresponding port 40a / b matches. So the pressure difference across the second sealing ring 36a / b minimizes, preferably to less than 0.05 bar, and even a small loss of sample fluid is thus prevented. It has been found to be particularly advantageous if the pressure difference across the second sealing ring is minimized by the sample fluid having a pressure of 4 to 7 bar and the flushing fluid has a pressure of about 200 mbar and that by controlling the flushing pressure, the pressure difference across the first sealing ring 38a / b is controlled, whereby the flow of the sample fluid is sealed. Potential excess flushing fluid attached to the first sealing rings 38a / b exits, then flows through the connections 42a / b off.
In der so montierten Vorrichtung 10 treibt der Motor den Welle 61 um dessen Achse an. Der Motor ist, wie zuvor beschrieben, ein Gleichstrom-Elektromotor. Er wird durch eine externe Wechselstrom/Gleichstrom-Stromversorgung oder eine andere Art an Stromversorgung wie zum Beispiel eine Batterie angetrieben. Die Wechselstrom/Gleichstrom-Stromversorgung ist dahingehend geeignet für die Nutzung in Ländern, in denen die Vorrichtung betrieben werden soll, dass sie es ermöglicht, die Wechselstrom-Netzspannung und -frequenz des jeweiligen Landes in die korrekte Gleichstrom-Spannung umzuwandeln, die für die Nutzung des Motors, der die FFF-Vorrichtung antreibt, notwendig ist. Ebenso werden Probenfluid und Spülfluid an den entsprechenden Ein- und Auslässen in die FFF-Vorrichtung hinein und aus der Vorrichtung hinaus geleitet. So gelangt das Probenfluid durch den Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal 13.In the device thus mounted 10 the engine drives the shaft 61 around its axis. The engine is, as described above, a DC electric motor. It is powered by an external AC / DC power supply or some other type of power supply such as a battery. The AC / DC power supply is suitable for use in countries in which the device is operated, allowing it to convert the AC mains voltage and frequency of the respective country to the correct DC voltage for use of the motor driving the FFF device is necessary. Similarly, sample fluid and flushing fluid are directed into and out of the device at the respective inlets and outlets into the FFF device. Thus, the sample fluid passes through the field-flow fractionation channel 13 ,
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 4448679 [0008] US 4448679 [0008]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Giddings et al. [0004] Giddings et al. [0004]
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DIN EN ISO 4287:2010-07 [0071] DIN EN ISO 4287: 2010-07 [0071]
