DE2205879A1

DE2205879A1 - Zentrifugenrotor

Info

Publication number: DE2205879A1
Application number: DE2205879A
Authority: DE
Inventors: John J Grubb; Keichi Tomei
Original assignee: Hamilton Co Inc
Current assignee: Hamilton Co Inc
Priority date: 1971-08-16
Filing date: 1972-02-08
Publication date: 1973-08-02
Also published as: US3747842A; JPS4829061A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. A. VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 β MÜNCHEN 80

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München, 8. Februar 1972 29-G

HAMILTON COMPANY, 12440 E. Lambert Rd.,Whittier, Calif.,USA

Z entri fugenrotor

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Zentrifugenrotoren und im besonderen Rotoren für bei Urinanalysen zu ver-• wendende Zentrifugen.

Zentrifugenrotoren sind zwar bekannt, jedoch sind diese nicht entsprechend ausgebildet, Teströhrchen fest- oder zurückzuhalten, wenn die Zentrifuge kopfgestellt wird.

Die Erfindung besteht in einem Zentrifugenrotor mit einer hohlen, konkaven Schüssel mit einer dicken, axialen Stütze, die sich aufrecht über die Randebene der Schüssel erstreckt und an der in axialer Richtung ein Flansch angeordnet ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Schüsselrands und der oberhalb der Randebene liegt und der mehrere auf einem Kreis im Abstand voneinander angeordnete, radial ausgerichtete, längliche oder ovale Durchbrüche aufweist. Axial oberhalb des Flanschs liegt ein zweiter kleinerer, von der Stütze getragener Flansch, der ebenfalls mehrere radial ausgerichtete, auf einem Kreis im Abstand voneinander angeordnete, längliche oder ovale Durchbrüche aufweist, die mit den Durchbrüchen des größeren, untaren Flanschs fluchten.

Die Stütze ist hohl und besitzt im unteren Bereich eine

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große Aussparung mit einem Bereich kleineren Durchmessers, der im oberen Ende der großen Aussparung aufrecht verläuft, und im oberen Ende des Bereichs kleineren Durchmessers ein Paar Wände, die einen Abstand voneinander einhalten, um so Raum zur Aufnahme eines Kreuzzapfens einer aufrecht stehenden Zentrifugenantriebswelle zu schaffen; desweiteren ist eine Bohrung vorgesehen, die sich ausgehend vom oberen Bereich engeren Durchmessers nach oben und durch einen aufrechten axialen Fortsatz zur stabilisierenden Aufnahme eines oberhalb des Kreuzzapfens gelegenen Teils der Antriebswelle erstreckt.

Die ovalen Durchbrüche in den Flanschen sind zur betriebsbereiten Aufnahme von Teströhrchen bestimmt, und die Stege zwischen jedem zweiten Durchbruchspaar in dem kleineren, oberen Flansch besitzen einen Haken mit einem in den Stegen eingebetteten Teil und einem radial nach außen vorstehenden und einen Abstand von der Unterseite der Stege einhaltenden Arm. Ein elastisches Band aus Gummi oder einem anderen geeigneten Material wird von den Haken getragen; die zwischen den Haken gelegenen Bandabschnitte erstrecken sich quer über bzw. kreuzen oder überspannen die Unterseite der Durchbrüche zwischen deren Enden und näher an den inneren als an den äußeren Enden. Die Bandabschnitte halten von den inneren Enden der Durchbrüche einen Abstand ein, der kleiner ist als der Durchmesser der in den Durchbrüchen betriebsbereit anzuordnenden Teströhrchen, so daß diese Bandteile bzw. -abschnitte die Teströhrchen einwärts gegen die die inneren Enden der Durchbrüche bildenden Wände nachgiebig drücken und die Röhrchen in dieser Lage festhalten, wenn der Rotor nicht rotiert, und sogar auch dann, wenn der Rotor kopfgestellt wird. Dennoch lassen die Bänder es zu, daß die Teströhrchen sich um die die inneren Enden der Durchbrüche des oberen Flanschs bildenden Wände verschwenken, wenn der Rotor rotiert, wobei die unteren Teile der Röhrchen infolge der dabei auftretenden

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Zentrifugalkraft nach außen ausgelenkt werden. Die Röhrchen erstrecken sich durch die öffnungen im unteren Flansch hindurch, welche langer sind als die Öffnungen im oberen Flansch, damit die unteren Teile der Röhrchen nach außen bewegt werden können. Der untere Flansch besitzt einen hängenden Flansch bzw. eine solche Wand, der bzw. die die aufwärts gerichtete Bewegung der Teströhrchen begrenzt, wenn der Rotor im Betrieb rotiert; die Schüssel hindert die Teströhrchen am Herausfallen bzw. Herausfliegen aus der Vorrichtung.

Die sich quer über die Durchbrüche im oberen Flansch erstreckenden Bandabschnitte halten einen ausreichenden Abstand von den inneren Enden der Durchbrüche dieses Flanschs ein, um so ein leichtes Einsetzen der Teströhrchen in die xnnengelegenen Teile der Durchbrüche zu ermöglichen; die Teströhrchen werden aber, da die Bandabschnitte von den inneren Enden der Durchbrüche einen Abstand einhalten, der. kleiner ist als der Durchmesser -der bei der Vorrichtung verwendeten Teströhrchen, in ihrer Lage in der Vorrichtung gehalten, wenn der Rotor nicht rotiert, und sogar auch dann, wenn die Vorrichtung kopfgestellt wird, so daß die Flüssigkeit in den Teströhrchen aus allen Röhrchen gleichzeitig ausläuft, ohne daß die Röhrchen herausfallen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Zentrifugenrotor zu schaffen mit Mitteln zum Festhalten der Teströhrchen auch für den Fall, daß der Rotor kopfgestellt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Rotor zu schaffen, der zur gleichzeitigen Ausleerung der in den Teströhrchen befindlichen Flüssigkeit gewendet werden kann, ohne daß die Röhrchen herausfallen.

Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung

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zu schaffen, bei der die Teströhrchen leicht und schnell in hierzu vorgesehene Durchbrüche eingesetzt und in dieser Lage fes-tgehalten werden können.

Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, einen Rotor oder eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Mittel zum lagegerechten Festhalten der Teströhrchen es erlauben, daß die unteren Teile der Röhrchen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen gezogen werden.

Es ist ebenfalls eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der bei der Durchführung von Urinanalysen dem in den Röhrchen befindlichen Urin ein Reagenz leicht und schnell zugegeben und eine Proteinfeststellung bzw. -ablesung durchgeführt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der das in dem in den Teströhrchen befindlichen Urin enthaltene Sediment unter Zentrifugalkrafteinwirkung am Boden niedergeschlagen wird und die Vorrichtung dann angehalten und kopfgestellt wird, um die in den Teströhrchen befindliche Flüssigkeit auszugiessen, so daß das Sediment aus den Teströhrchen entfernt und unter einem Mikroskop untersucht werden kann.

Es ist schließlich ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Zeit zur Durchführung von Proteintests und Mikroskopuntersuchungen wesentlich verkürzt wird.

In den ausschließlich zur Erläuterung dienenden Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Zentrifuge mit einem

erfindungsgemäßen Rotor,
Figur 2 eine Draufsicht,

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Figur 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Figur 1,

Figur 4 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt nach der Linie 4-4 der Figur 1, wobei sich Teströhrchen in der zum Stillstand des Rotors gehörigen Lage befinden,

Figur 5 einen der Figur 4 entsprechenden Teillängsschnitt, wobei sich die Teströhrchen in der durch die Zentrifugalkraft bedingten Lage befinden, und

Figur 6 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Figur 2.

In Figur 1 ist eine Zentrifuge mit einem allgemein mit 10 bezeichneten Basisteil und mit einem ebenfalls allgemein mit 12 bezeichneten Zentrifugenrotor dargestellt.

Der Zentrifugenrotor 12 kann aus irgendeinem beliebigen geeigneten Werkstoff bestehen_A beispielsweise einem steifen Kunststoff, wovon es verschiedene, gutbekannte Arten auf dem Markt gibt.

Zum Rotor gehört eine hohle, konkave Schüssel 14, von deren Boden sich eine starke Stütze oder einer starker Pfosten 16 nach oben über die Randebene der Schüssel erstreckt. An der Stütze 16 befindet sich ein einstückig mit dieser und senkrecht zur Achse der Stütze 16 ausgerichteter Flansch 18 mit einem nach außen und nach unten verlaufenden Rand 20. Der Flansch 18 ist zusammen mit seinem Rand 20 im Abstand oberhalb der Randebene der Schüssel 14 angeordnet, und sein Durchmesser ist kleiner als der Durchmesser des Rands 16a der Schüssel 14.

Im Abstand oberhalb des Flanschs 18 ist ein kleinerer, oberer Flansch 22 senkrecht zur Achse der Stütze 16 und parallel zum unteren Flansch 18 vorgesehen, der ebenfalls

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einstückig mit der Stütze 16" ausgebildet ist.

Der untere Flansch 18 besitzt mehrere im Abstand voneinander auf einem Kreis angeordnete, radial ausgerichtete, längliche oder ovale Durchbrüche 26, während der obere Flansch 22 eine gleiche Anzahl länglicher oder ovaler Durchbrüche 28 besitzt, die radial ausgerichtet sind und mit den Durchbrüchen 26 des unteren Flanschs 18 fluchten. Diese Durchbrüche dienen zur betriebsbereiten Aufnahme von Teströhrchen 30, die von allgemein bekannter Art sind, am oberen Ende offen und am unteren Ende durch eine abgerundete Wand 32 abgeschlossen sind. Im Basisteil befindet sich ein Antriebsmotor für den Rotor in Form eines nicht dargestellten Elektromotors, und der Strom für den Motor wird über einen Schalter 34 gesteuert. Oberhalb des Basisteils 10 befindet sich in axialer Fortsetzung ein Ständer 36 , dessen oberes Ende sich in eine große, zylindrische, axial ausgerichtete Aussparung 38 im unteren Teil der Stütze 16 erstreckt; -dieser Ständer 36 ist betriebsbereit in der Aussparung 36 aufgenommen.

Am oberen Ende der Aussparung 38 schließt sich eine ebenfalls axial ausgerichtete Aussparung 40 geringeren Durchmessers mit einem Paar einander gegenüberliegender Wände an, die im Abstand zueinander angeordnet sind und einen Kreuzzapfen 46 in einer von dem Motor angetriebenen Welle aufnehmen. Die Wände 44 schaffen eine Antriebsverbindung zwischen der Welle 48 und dem Rotor. Oberhalb des Kreuzzapfens 46 befindet sich dejWelle 48 in einer Bohrung 50, die ihrerseits axial oberhalb der Aussparung 40 vorgesehen ist und durch einen mit dem Rotor einstückig ausgebildeten Fortsatz 52 führt. Der Ständer 36 ist in der Aussparung so aufgenommen, daß der Rotor frei drehbar ist, aber stabilisiert ist, so daß er im Betrieb nicht taumeln oder vibrieren kann.

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Desweiteren sind Mittel vorgesehen, die die Teströhrchen im Rotor festhalten, wenn dieser gedreht wird, und die eine Verschwenkung der oberen in der Nähe liegenden Enden der Teströhrchen zulassen, so daß die Röhrchen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in eine schräge Lage ausgelenkt werden, in der ihre geschlossenen Enden außen liegen. Diese Mittel bestehen in einem nachgiebigen, elastischen Band 56,. das als Gummiband dargestellt ist. Die Mittel zur Festlegung des Gummibands 56 in betriebsbereiter Stellung bestehen in mehreren Haken 58; dabei ist ein Haken 58 für jeden einzelnen Steg 60 zwischen den am oberen Flansch auf einem Teilkreis in Abständen voneinander angeordneten Durchbrüchen 28 vorgesehen.

Jeder Haken 58 besitzt einen in einem Steg 60 eingebetteten vertikalen Schenkel 62 und einen Arm.64, der sich vom Schenkel 62 radial nach außen und im Abstand von der Unterseite des kleineren, oberen Flansche 22 parallel zu dieser Seite erstreckt. Die Haken 58 sind also außenseitig offen, und das Gummiband 56 wird an diesen Haken angehängt.

Die zwischen den Haken liegenden Abschnitte des Gummibands überqueren oder überspannen die Durchbrüche 28 zwischen deren Enden; diese Bandabschnitte sind üblicherweise von den inneren Enden oder den inneren Endwänden 66 der Durchbrüche 28 in einem Abstand angeordnet, der kleiner als der Durchmesser der Teströhrchen 30 ist. Jedoch halten diese Bandabschnitte von den Wänden 66 einen ausreichenden Abstand ein, um ein leichtes und schnelles Einsetzen der Teströhrchen in die innengelegenen Abschnitte der Durchbrüche zu ermöglichen.

Der Fortsatz 52 dient als Griff beim Anheben oder Absetzen des Rotors und bildet ein Mittel zur erleichterten Anbringung des Rotors an der Welle 48 mit dem Kreuzzapfen im Zwischenraum zwischen den Wänden 44, so daß der Rotor bei Drehung der Welle 48 mitgedreht wird.

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Zur Betätigung der Vorrichtung werden die Teströhrchen in. den innengelegenen Enden der Durchbrüche 28 angeordnet, so daß die Bandabschnitte zwischen den Haken leicht gespannt werden und einen elastischen Druck gegen die oberen Teile der Röhrchen ausüben, um diese gegen die Innenwände 66 der öffnungen zu drücken. Es ist zu beachten, daß sich das Band 56 an der Unterseite des Flanschs 22 befindet. Die Teströhrchen erstrecken sich auch durch die Durchbrüche 26 des Flanschs 18, und das Band 56 drückt die Teströhrchen gegen die Stütze 16, so daß diese eine aufwärts gerichtete oder vertikale Lage einnehmen, wenn der Rotor nicht gedreht wird. Die unteren Enden oder Endwände 32 der Teströhrchen liegen auf der Innenfläche 14a der Schüssel 14 auf.

Jedes Teströhrchen enthält eine zu untersuchende oder analysierende Probe oder ein entsprechendes Muster, und zur Ermöglichung einer einfachen und bequemen Identifizierung der Röhrchen ist jeder. Durchbruch 28 in dem kleinen oberen Flansch 22 numeriert; dabei befinden sich die Zahlen, wie in Figur 2 dargestellt ist, am abgeschrägten Rändbereich 22a des oberen Flanschs 22.

Wenn der Rotor zur Erzielung der Zentrifugalwirkung mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, schwenken die Teströhrchen um den oberen Rand der Stütze 16 bzw. schwenken oder kippen um die innere Endwand 66 der Durchbrüche 28 des oberen Flanschs 22, so daß sie eine nach außen und unten gerichtete Lage einnehmen (Figur 5). Die äußeren Endwände 26a der Durchbrüche 26 im unteren Flansch 18 begrenzen die aufwärts gerichtete Bewegung des unteren Endes der Teströhrchen, und die Innenfläche 14a der Schüssel hindert die Teströhrchen am Herausfliegen unter Einwirkung der Zentrifugalkraft.

Wenn der Rotor gedreht wird, geben die zwischen den Haken

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befindlichen Abschnitte des Bands 56 nach, und, wenn der Rotor anhält, bewirken diese Bandabschnitte, daß die Teströhrchen in die in den Figuren 1 und 4 dargestellte aufrechte Lage bewegt werden.

Bei Drehung des Rotors in der bekannten üblichen Weise werden Sedimente oder Feststoffe in Richtung auf das geschlossene Ende der Teströhrchen zwangsweise bewegtj somit werden, wenn die Proben aus Urin bestehen, Urinsedimente oder -feststoffe in Richtung auf das untere oder geschlossene Ende der Teströhrchen zwangsweise bewegt.

Es gibt zwei Substanzen, auf die hin Proben untersucht werden - eine dieser Substanzen ist Protein -; ein Reagenz wird der flüssigen Probe zugegeben. Eine Lichtquelle wird zur Anzeige bzw. Ablesung von Protein verwendet.

Danach wird der Rotor auf den .Kopf gestellt, um die Flüssigkeit in den Teströhrchen auszugießen. Während dies geschieht, hält das Band 56 die Teströhrchen in der Lage im Rotor fest und hindert sie am Herausfallen aus dem Rotor, wenn die Flüssigkeit ausgeschüttet bzw. -gegossen wird.

Wenn die Flüssigkeit in den Teströhrchen von dem am Boden der Röhrchen festgehaltenen Sediment getrennt ist, wird das Sediment aus dem Röhrchen entfernt und auf Flächen aufgebracht, die zu diesem Zweck bei einer Vorrichtung zur mikroskopischen Untersuchung von Proben vorgesehen sind. Eine solche Vorrichtung ist in der US-Anmeldung Ser. No. 135 332 vom 19.4.1971 beschrieben. Es ist selbstverständlich, daß das aus den Teströhrchen stammende Sediment stattdessen auf Trägerplättchen der bekannten üblichen Art zur Untersuchung unter einem Mikroskop aufgebracht werden kann.

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Das Sediment wird aus den Teströhrchen mit Hilfe von Pipetten wie z.B. Wegwerfpipetten entfernt. Solche Wegwerfpipetten sind in der US-Anmeldung Ser. No. 119 784 vom 1.3.1971 beschrieben. Nachdem die Sedimentproben aus allen Teströhrchen herausgenommen worden sind, werden die Teströhrchen vom Rotor entfernt und weggeworfen. Das Band 56 behält seine Lage bei, und neue, sterile Teströhrchen werden in den Rotor in der oben beschriebenen Weise eingesetzt. Es ist zu beachten, daß das elastische Band 56 die Teströhrchen in der aufrechten Stellung gemäß Figur 4 nachgiebig festhält, wenn der Rotor nicht rotiert. Auch nach Beendigung des Rotierens des Rotors bringt das elastische Band 56 die Teströhrchen in die aufrechte Stellung zurück, nachdem diese zuvor beim Zentrifugieren in eine schräge Stellung gemäß Figur 5 bewegt worden waren.

Wie oben ausgeführt ist, wird die zur Ausführung von Untersuchungen benötigte Zeit durch die erfindungsge- mäße Vorrichtung sehr wesentlich verkürzt.

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Claims

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Patentansprüche

Zentrifugenrotor, gekennzeichnet durch eine hohle konkave Schüssel (14) mit einer axialen, aufrechten Stütze (16) , in der eine unten offene Aussparung (38) vorgesehen ist, an deren oberen Ende Mittel (40, 44) zur Zusammenarbeit mit Antriebsmitteln (46, 48) angeordnet sind, einen an der Stütze (16) axial ausgerichteten unteren Flansch (18) mit mehreren auf einem Kreis im Abstand voneinander angeordneten Durchbrüchen (26), einen an der Stütze (16) axial ausgerichteten oberen Flansch (22) mit mehreren auf einem Kreis im Abstand voneinander angeordneten Durchbrüchen (28), die mit den Durchbrüchen (26) im unteren Flansch (18) fluchten, und ein am oberen Flansch (22) festgelegtes elastisches Mittel (56) , das die Durchbrüche (28) des oberen Flansche (22) mit Abschnitten überspannt derart, daß Teile der Durchbrüche (28) radial innerhalb und andere Teile der Durchbrüche (28) radial außerhalb dieser Abschnitte des elastischen Mittels (56) liegen.
2. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel (56) an der Unterseite des oberen Flansche (22) angeordnet ist.
3. Zentrifugenrotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel aus einem elastischen Band (56) besteht.
4. Zentrifugenrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (28) im oberen Flansch (22) radial verlängert sind und Abschnitte des Bandes (56) die Durchbrüche (28) zwischen deren Enden überspannen.

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5. Zentrifugenrotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchbrüche (28) am oberen Flansch (22) überspannenden Abschnitte des Bandes (56) von den inneren Enden (66) der Durchbrüche (28) einen Abstand einhalten, der kleiner ist als der Durchmesser der in den Durchbrüchen (28) anzuordnenden Teströhrchen (30), die Abschnitte von den inneren Enden (66) der Durchbrüche (28) aber so ausreichend entfernt sind, daß die Teströhrchen (30) in den innengelegenen Endbereich der Durchbrüche (28) eingesetzt werden können, wobei die Abschnitte des Bandes (56) die Teströhrchen (30) nachgiebig nach innen drücken.
6. Zentrifugenrotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Durchbrüchen (28) im oberen Flansch (22) Stege (60) vorgesehen sind und Haken (58) an bestimmten Stegen (60) festgelegt sind, wobei das Band (56) an den Haken (58) angebracht ist/ die das Band (56) lagegerecht festhalten. .
7. Zentrifugenrotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (26) im unteren Flansch (18) länglich ausgebildet, in radialer Richtung ausgerichtet und auf einem Kreis im Abstand voneinander angeordnet sind, die äußeren Endwände (26a) der Durchbrüche (26) von den in den Durchbrüchen (28 u. 26) im oberen und im unteren Flansch (22 und 18) betriebsbereit angeordneten Teströhrchen (30) anliegend berührbar sind, wenn der Rotor (12) im Betrieb rotiert, die Endwände (26a) die aufwärts gerichtete Bewegung der Teströhrchen (30) begrenzen, die unteren Enden (32) der Teströhrchen (30) nach oben und nach außen an der Innenfläche (14a) der Schüssel (14) entlang bewegbar sind und die Schüssel (14) die aufwärts gerichtete Bewegung der Teströhrchen (30) begrenzt.

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8. Zentrifugenrotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet/ daß die oberen Enden der Teströhrchen (30) sich in den Durchbrüchen (28) im oberen Flansch (22) verschwenken, wenn der Rotor (12) im Betrieb rotiert.
9. Zentrifugenrotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet/ daß vom oberen Flansch (22) sich aufrecht nach oben ein Fortsatz (52) erstreckt mit einer zur Aussparung (38) in der Stütze (16) koaxialen Bohrung (50), die nach oben vorstehenden Antriebsmittel eine Welle (48) mit einem Kreuzzapfen (46) in der Nähe des oberen Endes aufweisen, die Mittel zur betriebsbereiten Zusammenwirkung mit den Antriebsmitteln (46, 48) ein Paar einen Abstand voneinander einhaltende Querwände (44) aufweisen, zwischen denen der Kreuzzapfen (46) der Antriebswelle (48) entfernbar angeordnet ist, und daß ein oberhalb des Kreuzzapfens (46) gelegener Teil der Welle (48) in der Bohrung (50) im Fortsatz (52) angeordnet ist, wenn der Rotor (12) auf der Antriebswelle (48) aufgesetzt ist.

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