DE202012005005U1

DE202012005005U1 - Rotor für eine Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungsvorrichtung, die einen aus Folie hergestellten Kanal aufweist, und eine Folie für die Nutzung in solch einem Rotor

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Publication number: DE202012005005U1
Application number: DE201220005005
Authority: DE
Original assignee: Postnova Analytics GmbH
Current assignee: Postnova Analytics GmbH
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-11-12
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: EP2524732A1

Abstract

Rotor (10a) für eine Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung (10), der Rotor (10a) mit: – einem Radkranz (11) und einer Nabe (10b), die von dem Radkranz (11) hervorsteht, wobei der Radkranz (11) einen inneren und einen äußeren Umfang aufweist, – einer Welle (61), die eine Achse aufweist und die Nabe (10b) trägt, – einem Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal (13), der entlang des inneren Kreisumfang des Radkranzes (11) vorgesehen ist, wobei der Kanal (13) dafür konfiguriert ist, ein Fluid hindurchtreten zu lassen, – einem Halter (12), der den Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal (13) gegen den inneren Umfang des Radkranzes (11) so hält, dass der Kanal (13) dicht zwischen dem Halter (12) und dem Radkranz (11) eingefügt ist, – wobei der Halter (12) Mittel (88), durch die ein Fluid in den Kanal (13) fließen kann, und weitere Mittel (88) aufweist, durch die Fluid aus dem Kanal (13) herausfließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung und eine Folie zur Verwendung in dieser Vorrichtung.
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.
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.
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.
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.
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.
Obwohl das System der Zentrifugal-FFF in der Theorie gut durchdacht war, scheiterten frühere Versuche an der Umsetzung in die Praxis.
Stand der Technik
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.
Ein Problem, das bei dieser FFF-Vorrichtung jedoch regelmäßig auftrat, ist das Austreten von Probenflüssigkeit, wenn der Kanal nicht aus einem einzigen Teil sondern aus mehreren besteht, z. B. wenn der Kanal aus zwei Teilen besteht, bei dem ein Teil eine Ausnehmung aufweist, die den Kanal definiert, und der andere als Deckel zum Verschließen des oberen Teils des Kanals dient. Zu der Zeit als diese Anmeldung eingereicht wurde, hat es bereits mehrere Versuche gegeben, eine FFF-Vorrichtung anzubieten, die eine verbesserte Fluiddichtigkeit aufweist. Letztlich waren sie jedoch alle nicht erfolgreich. In Anbetracht der Tatsache, dass die Menge an Probenfluid bei den meisten Anwendungen in einer FFF-Vorrichtung, bei denen Mischungen aus Substanzen analysiert werden, sehr gering sind, entstand der lang gehegte Wunsch nach einer Vorrichtung für die Zentrifugal-FFF mit einer verbesserten Fluiddichtigkeit.
Außerdem besteht der Bedarf nach einem FFF-Kanal dessen Austausch erschwinglich ist. Es ist allgemein nicht möglich, einen gebrauchten FFF-Kanal nach Gebrauch gründlich zu reinigen. Da in der Analytik saubere Gerätschaften von höchster Wichtigkeit ist, müssen die gebrauchten FFF-Kanäle in den meisten Fällen entsorgt werden, was bei einer großen Anzahl an Fraktionierungen zu erheblichen Kosten führen kann. Daher besteht der Bedaruf nach einem FFF-Kanal, dessen Austausch erschwinglich ist.
Darstellung der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotor für eine Zentrifugal-FFF-Vorrichtung bereitstellen zu können, bei dem der Kanal, der für die Zentrifugal-FFF verwendet wird, eine verbesserte Dichtigkeit aufweist was das Austreten des zu fraktionierenden Fluids angeht. Außerdem ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Design des FFF-Kanals zu vereinfachen.
Diese Ziele werden mit einem Rotor für eine Zentrifugal-FFF-Vorrichtung erreicht wie er in Anspruch 1 dargestellt ist.
Der Rotor gemäß der Erfindung umfasst eine Nabe und einen Radkranz, der sich von der Nabe erstreckt. Der Radkranz hat einen inneren und einen äußeren Umfang. Der Rotor weist außerdem eine Welle auf, die eine Achse aufweist und die Nabe trägt. Ein Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal befindet sich entlang des inneren Umfangs des Radkranzes. Der Kanal ist so konfiguriert, dass er Fluid hindurchlässt. Des weiteren gibt es einen Halter, der den Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal an der Innenseite des Radkranzes hält, so dass der Kanal fest zwischen den Halter und den Radkranz gepresst ist. Außerdem gibt es Mittel, die es dem Fluid ermöglichen, in den Kanal hinein zu fließen, und Mittel, die es dem Fluid ermöglichen, aus dem Kanal hinaus zu fließen, wobei es sich bei diesen Mitteln zum Beispiel um Bohrungen handeln kann.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal durch zwei laminare Abstandshalter und einer laminaren Folie gebildet, die fest zwischen die beiden Abstandshaltern eingefügt ist. Die laminare Folie definiert in diesem eingefügten Zustand die Höhe des Kanals. Es gibt eine Ausnehmung im Kanal, welche die anderen Dimensionen des Kanals definiert. Das heißt es gibt eine separate blattähnliche Folie mit einer Ausnehmung, die sowohl die Dimensionen als auch die Form des FFF-Kanals definiert, wobei sich die Ausnehmung durch die Breite des Kanals erstreckt (das heißt sie definiert ein „Loch” in der Folie).
Außerdem ist die laminare Folie gemäß der Erfindung aus einem widerständigen synthetischen Material hergestellt. Der Kanal ist durch einen Oberflächenkontakt zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen der laminaren Folie und den umgebenden Abstandshaltern verschlossen. Dies bedeutet, dass die laminare Folie zum Beispiel aus Plastikmaterial hergestellt sein kann, das so fest zwischen zwei Abstandshalter gepresst wird, dass durch das Einfügen eine fluiddichte Abdichtung entsteht.
Diese Methode führt zu einer verbesserten Dichtung, da die beiden Abstandshalter während der Rotation des Rotors während der Feld-Fluss-Fraktionierung den Kanal durch die Zentrifugalkraft, die den Halter stark gegen den Radkranz drückt, fest zusammenpressen. Das heißt, je schneller sich der Rotor dreht, desto dichter ist die Dichtung, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit, dass Undichtigkeiten auftreten, vor allem bei hoher Geschwindigkeit des Rotors verringert. Auf diese Art und Weise nutzt die Erfindung vorteilhaft die Zentrifugalkräfte, um so eine bessere Dichtung gegen Undichtigkeit zu erreichen.
Da die Dichtung durch die laminare Folie definiert wird, kann sie leicht ausgetauscht werden, und eine Gestaltung des Kanals kann leicht verändert werden, indem einfach die Folie ausgetauscht wird anstatt größere Teile der Vorrichtung auszutauschen. Nachdem nur die Folie und nicht ein substanziellerer Teil der Vorrichtung ausgetauscht werden muss, wird der Austausch des Kanals kostengünstiger verglichen mit dem Stand der Technik. Zusätzlich wird das Trägheitsmoment des Rotors reduziert und so kann ein schwächerer Motor, wie zum Beispiel ein Gleichstrom-Motor, verwendet werden.
Bevorzugte Ausführungen werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Die Folie hat bevorzugt eine Oberfächenrauigkeit zwischen R_a = 0,2 und R_a = 1,6, besonders bevorzugt zwischen R_a = 0,2 und R_a = 0,8. R_a bezeichnet hier die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit der Folie. Die Rauigkeit wird mit optischen Methoden gemessen, zum Beispiel durch eine Kamera vom Laser-Scan-Typ.
Ein besonderer Vorteil dieser Rauigkeit ist, dass sie zu einer besonders dichten Dichtung führt, da es einen guten Kontakt zwischen der Folie und den Abstandshaltern gibt. Je höher die Rauhigkeitswerte sind, desto leichter haften die Partikel an der Folie, was dann Material aus der zu fraktionierenden Flüssigkeit entfernt. Dies verschlechtert die Ergebnisse der FFF, da sich oft nur sehr wenig Material in der Flüssigkeit befindet. Wenn Partikel auf Unebenheiten in der Folie treffen, wirken diese Unebenheiten wie eine Skisprungschanze und die Partikel werden zurück in das Zentrum des Flusses des Probenfluids verbracht. Diese würden dann früher aus der Vorrichtung ausgespült werden und so das Trennverhalten des Ergebnisses der FFF verschlechtern.
Weiterhin sollten die Abstandshalter bevorzugt aus Metall oder biaxial orientiertem Polyethylen-Terephthalat (Mylar^®) und die Folie entweder aus Polytetrafluoroethylen (PTFE) oder einem Fluoroelastomer-Material (Kalrez^®) bestehen. Ein Vorteil der Wahl dieser Materialien ist, dass sie leicht erhältlich und gut charakterisiert sind. So ist die Qualität der produzierten Abstandshalter und Folien hoch, was zu einer verbesserten Dichtigkeit der Dichtung führt. Diese Materialien sind außerdem chemisch sehr stabil, das heißt, dass sie nicht leicht mit den Komponenten des Probenfluids reagieren. Ein besonderer Vorteil von Fluoroelastomeren ist, dass sie keine metallischen Ionen enthalten, das heißt deren Material bringt keine metallischen Ionen in den Kanal. Dies ermöglicht die Verwendung von der FFF-Vorrichtung nachgeschalteten Detektionsgeräten, die sensitiv auf Ionen reagieren, zur weiteren Analyse der Probenfluid.
Außerdem wird bevorzugt, dass die Abstandshalter, die Folie und der Halter jeweils mit einem Satz Löcher versehen sind, so dass sie mit passenden Verbindungsmitteln miteinander verbunden werden können, wobei diese Verbindungsmittel bevorzugt Stifte sind. Durch diese Löcher ist es leicht den Rotor zu montieren bzw. zu demontieren, zum Beispiel beim Wechseln von einer Probenflüssigkeit zu einer anderen oder beim Austausch der FFF-Kanäle. Da die Löcher vorgegeben sind, vereinfacht dies auch die Ausrichtung der Abstandshalter, des Halters und der Folie der FFF-Vorrichtung da nun lediglich die Löcher aneinander ausgerichtet werden müssen um diese Komponenten auszurichten. Da es leichter ist, die FFF-Vorrichtung korrekt zu montieren, wird eine höhere Qualität der Dichtigkeit der Dichtung erreicht, da Leckstellen auf Grund von schlechter Ausrichtung der Folie und der Abstandshalter vermieden werden können. Außerdem kann die Vorrichtung so schneller montiert werden. Als Mittel zur Verbindung der Komponenten werden Schrauben bevorzugt, da sie leicht erhältlich und leicht zu handhaben sind.
Es wird bevorzugt, dass die Folie eine Dicke zwischen 100 μm und ungefähr 800 μm hat, besonders bevorzugt von ungefähr 250 μm. Es hat sich herausgestellt, dass sich die Verwendung von Folien dieser Dicke vorteilhaft auf die Resultate der Fraktionierung auswirkt: Folien mit einer Dicke von weniger als 100 μm führen nicht mehr zu einer dichten Abdichtung, wohingegen Folien mit einer Dicke von mehr als 800 μm zu einem sehr dicken FFF-Kanal führen. Es wurde herausgefunden, dass eine Dicke von ungefähr 250 μm besonders vorteilhaft ist, da sie den besten Kompromiss darstellt zwischen einem FFF-Kanal, dessen Durchmesser klein genug ist, um kleine Mengen Probenflüssigkeit aufnehmen zu können, und der außerdem hoch genug ist, um gute Dichtigkeitseigenschaften zu besitzen.
Eine weitere Lösung dieses Problems wird in Anspruch 6 im Bezug auf eine Vorrichtung für die Zentrifugal-FFF beschrieben.
Gemäß diesem Anspruch umfasst eine Vorrichtung für die Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierung einen Rotor wie oben beschrieben. Solch eine Vorrichtung für die Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierung vereint die Vorteile wie sie oben beschrieben sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der FFF-Vorrichtung aus Anspruch 6 wird im abhängigen Anspruch 7 beschrieben.
Es wird bevorzugt, einen Gleichstrom-Elektromotor für die Drehung des Rotors um die Achse zu verwenden. Die Verwendung eines Gleichstrom-Elektromotors ermöglicht die weit verbreitete Nutzung der Zentrifugal-FFF-Vorrichtung auf der ganzen Welt: Die Verwendung eines Elektromotors wird allgemein als zweckmäßig angesehen um eine Welle zu drehen. Bei der Betrachtung der Frage, ob ein Wechelstrom- oder ein Gleichstrom-Elektromotor verwendet werden soll, gibt es eine Reihe von verschiedenen Wechselstrom-Versorgungsnetzen auf der ganzen Welt gibt, sowohl mit verschiedenen Spannungen als auch mit verschiedenen Frequenzen. Die Leistung eines Wechselstrom-Motors hängt stark davon ab ob die richtige Wechselstrom-Stromversorgung vorhanden ist. Da es eine so große Vielzahl an verschiedenen Wechselstrom-Stromnetzen auf der ganzen Welt gibt, wäre es für die weltweite Nutzung der FFF-Vorrichtung notwendig jede Vorrichtung mit einem anderen Wechselstrom-Motor zu liefern, abhängig vom Land, in dem die FFF-Vorrichtung genutzt werden soll. Es ist jedoch der Fall, dass Gleichrichter in vielen Ländern für eine Vielzahl von Gleichstrom-Spannungen verfügbar sind. So ist es möglich, einen passenden Gleichrichter zu finden, um die FFF-Vorrichtung, die mit einem spezifizierten Gleichstrom-Motor ausgestattet ist, zu nutzen, ungeachtet des Landes, in dem die Vorrichtung verwendet wird.
Dieses Problem wird auch durch die Folie gelöst, die in Anspruch 8 definiert ist.
Gemäß dieser Lösung wird eine Folie aus einem synthetischen Material hergestellt und für die Verwendung in einer Zentrifugal-FFF-Vorrichtung konfiguriert wie zuvor beschrieben, wobei die Folie eine längliche Form und eine Dicke von ungefähr 100 μm bis 800 μm hat, bevorzugt ungefähr 250 μm. Außerdem weist die Folie eine Ausnehmung mit einer longitudinalen Erweiterung entlang der Längsrichtung auf, wobei die Ausnehmung an jeder länglichen Erweiterung in einen Schlitz zusammenläuft. Des weiteren wird die Folie aus einem widerständigen Material hergestellt und ist selbstdichtend, das heißt sie dichtet die Schnittstelle zu den Abstandshaltern, die sie fluiddicht einbetten, ab.
Die Dicke der Folie führt zu den vorher aufgeführten Vorteilen, als die Vorteile einer Folie mit dieser Dicke diskutiert wurden. Die Ausnehmung, die sich entlang der Längsrichtung erstreckt, hat als Vorteil, dass der Platz, der für die Herstellung eines FFF-Kanals zur Verfügung steht, optimal genutzt wird, da der Kanal entlang der längsten Abmessung der Folie definiert ist. Da die Wände der Ausnehmung, die den Kanal definiert, sich in Richtung der kurzen Seiten der Folie verjüngen, kann das Probenfluid nach und nach in den Kanal ein- und austreten ohne dass es zu irgendwelchen abrupten Veränderungen kommt, die ansonsten zu turbulentem Fluss führen könnten. Da die Folie aus widerständigem Material besteht, können Kräfte, die während der Rotation des Rotors entstehen, leicht kompensiert werden, so dass es durch die Grenzfläche mit den Abstandshaltern, die die dazwischenliegende Folie umgeben, zu weniger Fluidaustritt kommt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Folie aus Anspruch 8 wird. im abhängigen Anspruch 9 beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform endet jeder Schlitz in einer kreisförmigen Öffnung, wobei diese kreisförmige Öffnung bevorzugt einen Durchmesser hat, der größer ist als die Schlitze breit sind. Diese kreisförmige Öffnung erlaubt eine einfache Einführung einer Leitung, die die Flüssigkeit führt, während sie gleichzeitig eine Rissbildung in der Folie vermeidet. Durch die runde Form der Öffungen werden Ecken vermieden. Solche Ecken sind andernfalls anfällig für ein hohes Spannungsniveau, was wiederum zu Rissbildung führt. Somit kann durch die Vermeidung von Ecken auch die Rissbildung vermieden werden. Es wird außerdem bevorzugt, dass die Öffnungen einen größeren Durchmesser haben, als die Spalten weit sind, da dies zu einem einfacheren Eintritt der Fluid in diese führt. Dies ist besonders der Fall, da eine schmale Breite der Ausnehmung das Einleiten von Flüssigkeit ermöglicht, ohne dass eine derartig dünne Leitung notwendig ist, die die Flüssigkeit in den Kanal leitet.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
: zeigt eine montierte Zentrifugal-FFF-Vorrichtung gemäß der Erfindung.
: zeigt einen Querschnitt der Dichtung und der Lagerstruktur der FFF-Vorrichtung von .
: zeigt eine Draufsicht auf die Endkappe von .
: zeigt einen Querschnitt auf die Endkappe von .
–c: zeigen die Abstandshalter, die in der Vorrichtung gemäß verwendet werden.
+ b: zeigen die Folie, die in der Vorrichtung gemäß verwendet werden.
+ b: zeigen den Halter des FFF-Kanals von und
–f: zeigen den Klemmkeil, mit dem der Halter von gehalten wird
Detaillierte Beschreibung
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In bis c sind Streifen dargestellt, die zur Definition vom FFF-Kanal 13 verwendet werden.
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.
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 μm darstellt. Diese Art die Oberflächenrauhigkeit zu definieren wird in der gesamten vorliegenden Beschreibung verwendet, sofern nicht anderweitig angegeben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ( , , ).
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.
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.
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.
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.
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.
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 .
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.
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.
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.
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°.
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°.
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.
Beste Betriebsart der Vorrichtung
Im Folgenden wird die gegenwärtig bevorzugte Betriebsart der zuvor beschriebenen Vorrichtung 10 dargestellt, ausgehend von der Montage der Vorrichtung.
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.
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. 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.
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.
Die ersten, zweiten und dritten Verbindungsstücke und die Endkappen werden wie oben beschrieben montiert.
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.
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.
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.
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.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4448679 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Giddings et al. [0004]
DIN EN ISO 4287:2010-07 [0072]

Claims

Rotor (10a) für eine Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung (10), der Rotor (10a) mit: – einem Radkranz (11) und einer Nabe (10b), die von dem Radkranz (11) hervorsteht, wobei der Radkranz (11) einen inneren und einen äußeren Umfang aufweist, – einer Welle (61), die eine Achse aufweist und die Nabe (10b) trägt, – einem Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal (13), der entlang des inneren Kreisumfang des Radkranzes (11) vorgesehen ist, wobei der Kanal (13) dafür konfiguriert ist, ein Fluid hindurchtreten zu lassen, – einem Halter (12), der den Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal (13) gegen den inneren Umfang des Radkranzes (11) so hält, dass der Kanal (13) dicht zwischen dem Halter (12) und dem Radkranz (11) eingefügt ist, – wobei der Halter (12) Mittel (88), durch die ein Fluid in den Kanal (13) fließen kann, und weitere Mittel (88) aufweist, durch die Fluid aus dem Kanal (13) herausfließen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Feld-Fluss-Fraktionierungs-Kanal (13) durch zwei laminare Abstandshalter (66, 70) und eine laminare Folie (78) umgeben wird, die dicht zwischen den beiden Abstandshaltern (66, 70) eingefügt ist, wobei die laminare Folie (78) im eingefügten Zustand die Höhe des Kanals (13) definiert; wobei eine Ausnehmung (80) in der Folie (78) vorgesehen ist, wobei die Ausnehmung (80) die anderen Abmessungen des Kanals (13) definiert; wobei die laminare Folie (78) aus einem widerständigen synthetischen Material hergestellt ist und wobei der Kanal (13) durch den Oberflächenkontakt zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen der laminaren Folie (78) und den umgebenden Abstandshaltern (66, 70) abgedichtet ist.
Rotor (10a) gemäß Anspruch 1, wobei die Oberfläche der Folie (78) eine Oberflächenrauigkeit von R_a = 0,2 bis R_a = 1,6 aufweist, bevorzugt von R_a = 0,2 bis R_a = 0,8.
Rotor (10a) gemäß Anspruch 1 und 2, wobei die Abstandshalter (66, 70) entweder Metallabstandshalter sind oder Abstandshalter aus biaxial orientiertem Polyethylen-Terephthalat (Mylar^®) und die Folie entweder eine Polytetrafluoroethylen(PTFE)- oder eine Fluoroelastomer(Kalrez^®)-Folie ist.
Rotor (10a) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abstandshalter (60, 70), die Folie (78) und der Halter (12) jeweils Sätze an Löchern (68, 72, 76, 82) aufweisen, so dass sie durch geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden werden können, wobei es sich bei diesen Verbindungsmitteln bevorzugt um Stifte handelt.
Rotor (10a) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Dicke der Folie (78) bevorzugt von 100 μm bis ungefähr 800 μm und bevorzugt ungefähr 250 μm beträgt.
Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung (10), die einen Rotor (10a) nach einem den vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 6, die ferner einen Gleichstrom-Elektromotor aufweist, um den Rotor (10a) um seine Achse zu drehen.
Folie (78) aus einem synthetischen Material, die für die Verwendung in einer Zentrifugal-Feld-Fluss-Fraktionierungs-Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 6 konfiguriert ist, wobei die Folie (78) – eine längliche Form und eine Dicke von ungefähr 100 μm bis ungefähr 800 μm und bevorzugt 250 μm hat, – wobei die Folie (78) ferner eine Ausnehmung (80) mit einer longitudinalen Erstreckung entlang der Längsrichtung aufweist, wobei die Ausnehmung (80) an jedem Ende ihrer Längserstreckung in einen Schlitz (86) zusammenläuft; – wobei die Folie (78) aus einem widerständigen Material besteht.
Folie (78) gemäß Anspruch 8, wobei jeder der Schlitze (86) in einer kreisförmigen Öffnung (87) endet, wobei die kreisförmigen Öffnungen (87) bevorzugt einen Durchmesser haben, der größer ist als die Breite der Schlitze (86).