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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laborzentrifuge mit einer Kühlvorrichtung, die einen von einem Gehäuse umschlossenen Kompressor umfasst.
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Derartige Laborzentrifugen werden in chemischen, biologischen, biochemischen oder medizinischen Laboratorien zur Trennung von Proben verwendet, die Substanzen unterschiedlicher Masse enthalten. Insbesondere dienen Laborzentrifugen zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten mithilfe der während des Rotationsvorgangs erzeugten Zentrifugalkraft. Häufig sind hierfür hohe Rotationsgeschwindigkeiten mit 20.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr erforderlich. Während des Betriebs der Zentrifuge können hohe Temperaturen entstehen, die sich schädlich auf die Proben auswirken können. Oft sind Laborzentrifugen deshalb mit einer Kühlvorrichtung versehen, welche die Rotorkammer mit dem darin enthaltenen Rotor, der wiederum die Proben aufnimmt, auf Temperaturen herunterkühlt, die für die Proben nicht schädlich sind. Zur Erzeugung der niedrigen Temperaturen weist die verwendete Kühlvorrichtung üblicherweise einen Kompressor auf. Laborzentrifugen mit derartigen Kühlvorrichtungen sind beispielsweise in der
DE 28 16 449 A1 und der
EP 2 335 830 B1 beschrieben. Insbesondere bei der Verwendung von Hubkolbenkompressoren werden Schwingungen erzeugt, die zu Erschütterungen der Zentrifuge und gegebenenfalls zu einer verschlechterten Probentrennung führen können. Vor allem verursachen die erzeugten Schwingungen eine erhöhte Geräuschbelastung, die von den Benutzern als unangenehm empfunden wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend, eine Laborzentrifuge mit einer einen Kompressor aufweisenden Kühlvorrichtung anzugeben, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist, bei der also die vom Kompressor erzeugten Schwingungen abgeschwächt werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Laborzentrifuge gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Einzelnen betrifft die Erfindung also eine Laborzentrifuge mit einer Kühlvorrichtung, die einen von einem Gehäuse umschlossenen Kompressor umfasst. Das Gehäuse ist zumindest bereichsweise mit einem Dämpfungsmaterial versehen, das geeignet ist, Schwingungen im Bereich von 20 Hz bis 100 Hz und insbesondere im Bereich von 50 bis 60 Hz zu absorbieren. Durch das Dämpfungsmaterial, mit dem das Kompressorgehäuse versehen ist, werden die wesentlichen von dem Kompressor der Kühlvorrichtung erzeugten Schwingungen aufgenommen und deutlich abgeschwächt oder sogar auf Null reduziert. Schall dringt so nicht nach außen vor, so dass es zu keiner Beeinträchtigung des Benutzers kommt.
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Als Dämpfungsmaterial geeignet sind grundsätzlich alle Materialien, die Schwingungen im Bereich von 20 bis 100 Hz und insbesondere zwischen 50 und 60 Hz aufnehmen können. In der Regel wird es sich um elastische oder viskoelastische Materialien handeln, die aufgrund ihrer Verformbarkeit Schwingungen aufnehmen und abschwächen können. Bevorzugte Materialien sind Polymerschäume und hier insbesondere Polyurethanschaum, besonders zweckmäßig viskoelastischer Polyurethanschaum. Alternativ können Materialien aus Gummi oder Kautschuk eingesetzt werden, wobei synthetische oder natürliche Kautschuke verwendet werden können. Auch Mischungen von Gummi und/oder Kautschuk können eingesetzt werden. Weiterhin geeignet sind an sich bekannte Dämpfungsfolien aus Kunststoff oder Vliesmaterialien, insbesondere solche, die bereits in anderen Bereichen als Dämmmaterialien, insbesondere zur Schallreduktion, verwendet werden.
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Als geeignet erwiesen haben insbesondere solche Dämpfungsmaterialien, die ein Raumgewicht von 50 bis 250 kg/m3 aufweisen. Bevorzugt sind Raumgewichte von 120 bis 180 kg/m3. Ein derzeit besonders bevorzugtes Dämpfungsmaterial ist Polyurethanschaum, insbesondere viskoelastischer Polyurethanschaum, mit einem Raumgewicht im zuletzt genannten Bereich, wobei insbesondere die höheren Raumgewichte bis hin zu 180 kg/m3 bevorzugt sind.
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Das Dämpfungsmaterial kann grundsätzlich auf der gesamten Gehäuseoberfläche des Kompressors vorgesehen sein. Bevorzugt ist es jedoch, das Dämpfungsmaterial nur bereichsweise auf dem Gehäuse anzubringen. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, 5 bis 50% der Oberfläche des Kompressorgehäuses mit dem Dämpfungsmaterial zu versehen. Noch bevorzugter ist es, nicht mehr als 30% der Kompressorgehäuseoberfläche mit Dämpfungsmaterial zu belegen, da in dieser Weise besonders gut sichergestellt ist, dass der Kompressor die während des Betriebs von ihm erzeugte Wärme nach außen abgeben kann und so nicht überhitzt. Wie groß der Flächenanteil ist, der mit Dämpfungsmaterial belegt wird, hängt also insbesondere davon ab, welche Schwingungen beim Betrieb des Kompressors zu erwarten sind, welche Dämpfungseigenschaften das verwendete Dämpfungsmaterial aufweist und wie viel Wärme der Kompressor während seines Betriebs erzeugt. Je stärker die Dämpfungseigenschaften des verwendeten Dämpfungsmaterials, desto geringer wird in der Regel die Fläche sein, die mit Dämpfungsmaterial zu belegen ist. Je stärker die vom Kompressor erzeugten Schwingungen sind, desto mehr Kompressoroberfläche wird mit Dämpfungsmaterial belegt werden müssen oder umso stärkere Dämpfungseigenschaften muss das Dämpfungsmaterial aufweisen.
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Das Dämpfungsmaterial kann grundsätzlich an jeder beliebigen Stelle der Oberfläche des Kompressorgehäuses angeordnet werden. Bevorzugt ist es jedoch, das Dämpfungsmaterial in einem oberen Bereich – also dem von der Standfläche des Kompressors abgewandten Kopfbereich – anzuordnen. Zweckmäßig wird Dämpfungsmaterial vor allem im Bereich des oberen Drittels des Kompressors angeordnet und besonders bevorzugt im Bereich oberhalb des Kompressorkopfes.
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Das Dämpfungsmaterial kann in jeder beliebigen Art und Weise an der Gehäuseoberfläche des Kompressors angeordnet werden. Besonders zweckmäßig wird das Dämpfungsmaterial auf die Gehäuseoberfläche des Kompressors geklebt. Es kann aber auch ausreichend sein, das Dämpfungsmaterial lediglich zwischen der Gehäuseoberfläche des Kompressors und einer anderen Oberfläche im Bereich der Laborzentrifuge einzuklemmen. Möglich ist auch eine Kombination verschiedener Befestigungsarten.
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Wird das Dämpfungsmaterial zwischen der Kompressoroberfläche und einer anderen Oberfläche der Zentrifuge eingespannt, ist es bevorzugt, das Dämpfungsmaterial unter Vorspannung zwischen den Oberflächen anzuordnen. Dann ist es möglich, dass sich das Dämpfungsmaterial bei einer relativen Bewegung der Oberflächen zueinander sowohl entspannen als auch komprimiert werden kann. Als weitere Oberfläche zum Einspannen des Dämpfungsmaterials kommt grundsätzlich jede geeignete Oberfläche der Zentrifuge in Betracht, besonders bevorzugt eine Gehäuseoberfläche der Zentrifuge. Dies kann beispielsweise auch ein Zwischenboden zwischen dem Motorraum der Zentrifuge und der Rotorkammer sein.
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Häufig wird zur Befestigung und Stützung des Kompressors auch ein Haltering verwendet, der einen Abschnitt des Kompressorgehäuses umschließt. Der Haltering wird üblicherweise an einem feststehenden Bereich des Zentrifugengehäuses angebracht, um den Kompressor zu stützen. Erfindungsgemäß ist es nun bevorzugt, Dämpfungsmaterial im Bereich zwischen dem Haltering und der Kompressorgehäuseoberfläche anzuordnen. Das Dämpfungsmaterial kann dabei über den gesamten Umfang des Kompressorgehäuses umlaufend angeordnet sein oder nur abschnittsweise entlang des Umfangs. Beim Betrieb des Kompressors nimmt das Dämpfungsmaterial die Schwingungen des Kompressors auf und verhindert so, dass diese unabgeschwächt auf das Zentrifugengehäuse übertragen werden. Auch hier ist es vorteilhaft, das Dämpfungsmaterial unter Vorspannung zwischen Haltering und Kompressorgehäuseoberfläche anzuordnen. Das Dämpfungsmaterial im Bereich des Halteringes kann alternativ oder zusätzlich zur Anbringung von Dämpfungsmaterial in anderen Bereichen des Kompressors eingesetzt werden.
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Die Erfindung verhindert auf einfache Weise die Übertragung von Schwingungen des Kompressors auf andere Bereiche der Zentrifuge, insbesondere auf das Gehäuse und den die Proben enthaltenden Rotor, und reduziert so die Geräuschbelastung für den Benutzer. Gegebenenfalls kann auch das Trennergebnis der Proben verbessert werden. Die Erfindung ist grundsätzlich auf jede Art von Laborzentrifuge mit Kühlvorrichtung und Kompressor anwendbar, also beispielsweise bei Tisch- oder Standzentrifugen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen sind rein schematischer Natur und dienen lediglich der Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Im Einzelnen zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Laborzentrifuge am Beispiel einer Standzentrifuge in Schrägansicht;
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2 den Motor- und Kompressorraum der Zentrifuge gemäß 1 in Draufsicht auf deren Bodenplatte;
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3 eine Draufsicht auf den auf der Bodenplatte angeordneten Kompressor in Richtung des Pfeils A in 2 und
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4 einen Querschnitt entlang der Linie B-B der 3.
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1 zeigt die Ansicht einer erfindungsgemäßen Laborzentrifuge 1 am Beispiel einer Standzentrifuge. Abgesehen von der erfindungsgemäßen Dämmung des Kompressors, welcher Bestandteil der Kühlvorrichtung der Zentrifuge 1 ist, entspricht die Laborzentrifuge grundsätzlich den entsprechenden Zentrifugen des Standes der Technik. Innerhalb des Zentrifugengehäuses 10 sind auf der Bodenplatte 11 ein Motor- und Kompressorraum 12 und oberhalb dessen, vom Motor- und Kompressorraum 12 durch eine hier nicht sichtbare Zwischenplatte getrennt, eine Rotorkammer 13 vorhanden. In der Rotorkammer 13 befindet sich der Rotor, der zur Aufnahme der Proben dient (hier nicht sichtbar).
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2 zeigt eine Draufsicht auf die Bodenplatte 11 – also in den Motor- und Kompressorraum 12 – bei entferntem Gehäuse 10. Neben hier nicht näher bezeichneten und an sich bekannten Bestandteilen der Laborzentrifuge, wie beispielsweise einem Motor, Ventilator usw., ist auf der Bodenplatte 11 ein Kompressor 2 angeordnet. Dieser ist Bestandteil der Kühlvorrichtung der Zentrifuge 1 und sorgt in ebenfalls an sich bekannter Weise für die Kühlung der Rotorkammer 13. Der Kompressor 2 wird von einem Gehäuse 20, das beispielsweise aus Kunststoff besteht, umgeben. Gezeigt ist hier der Blick von schräg oben auf den Kompressorkopf 21. Mit seiner dem Kompressorkopf 21 abgelegenen Standfläche ist der Kompressor 2 auf zwei Kompressorständern 22 angeordnet, die wiederum mit je zwei Füßen auf der Bodenplatte 11 aufstehen. Dies ist in 3 erkennbar, die einen Blick in Pfeilrichtung A auf den Kompressor 2 wiedergibt.
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Die Kompressorständer 22 mit ihren Füßen sollen verhindern, dass sich beim Betrieb des Kompressors 2 entstehende Schwingungen ungehindert auf die Bodenplatte 11 und das Zentrifugengehäuse 10 insgesamt übertragen. Derartige Schwingungen treten beim Betrieb grundsätzlich aller Typen von Kompressoren auf, also auch bei Rotationskompressoren, besonders stark aber bei Hubkolbenkompressoren. Diese Schwingungen sind nachteilig sowohl für den Betrieb der Zentrifuge als auch hinsichtlich der Geräuschentwicklung der Zentrifuge bei ihrem Betrieb. Um die Geräuschentwicklung zu minimieren, ist im Bereich des Kompressorkopfes 21 ein Dämpfungsmaterial 3 vorhanden. Dieses Dämpfungsmaterial besteht aus einem Block aus Polyurethanschaum, in dem eine Aussparung vorgesehen ist, die den Kompressorkopf 21 formschlüssig aufnehmen kann. Der Polyurethanschaum hat beispielsweise ein Raumgewicht von 180 kg/m3. Er ist so angeordnet, dass er mit seiner Oberseite an einer Zwischenplatte 14 anliegt, die als Teil des Zentrifugengehäuses 10 den Motor- und Kompressorraum 12 von der Rotorkammer 13 abtrennt. Das Dämpfungsmaterial 3, also der Block aus Polyurethanschaum, ist so angeordnet, dass er unter Vorspannung an dem Kompressor 2 und der Zwischenplatte 14 anliegt. Schwingungen, die im Betrieb des Kompressors entstehen, werden von dem Dämpfungsmaterial 3 aufgenommen und abgeschwächt, wodurch verhindert wird, dass sie sich als Schall ausbreiten. Zudem verhindert der Block aus Dämpfungsmaterial 3 eine Auslenkung des Zentrifugenkopfes 21 und stabilisiert die Anordnung des Kompressors 2 bezüglich seiner Längsmittelachse.
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Dem gleichen Zweck dient auch ein Haltering 4, der das Gehäuse 20 des Kompressors 2 umgibt. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B der 3 im Bereich des Halteringes 4. Der besseren Darstellbarkeit halber sind in 4 Kompressor und Haltering jeweils mit rundem Querschnitt gezeigt, die Wirkung ist jedoch die gleiche wie bei einem ovalem Querschnitt. Wie in 4 erkennbar, ist zwischen Kompressor 2 und Haltering 4 ein Zwischenraum vorhanden, in dem gleichmäßig voneinander beabstandet vier Elemente aus Dämpfungsmaterial 3 vorhanden sind. Diese können wie das Dämpfungsmaterial 3 am Kompressorkopf 21 (3) aus Polyurethanschaum bestehen. Sie sind ebenfalls unter Vorspannung zwischen Haltering 4 und Kompressorgehäuse 20 angeordnet. Aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften absorbieren sie vom Kompressor 2 ausgehende Schwingungen und verhindern so eine Übertragung auf den Haltering und auf andere Teile des Zentrifugengehäuses, an dem der Haltering 4 über ein Verbindungsstück 40 befestigt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2816449 A1 [0002]
- EP 2335830 B1 [0002]
