DE2217611C3

DE2217611C3 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2217611C3
Application number: DE2217611A
Authority: DE
Inventors: Josef Norwalk Conn. Blum (V.St.A.)
Original assignee: Ivan Sorvall Inc Newton Conn (vsta)
Current assignee: Ivan Sorvall Inc Newton Conn (vsta)
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1975-09-25
Also published as: CA947735A; FR2143679A1; JPS513585B1; DE2217611A1; US3770191A; DE2217611B2; FR2143679B1; GB1387045A

Description

Verstarkung'

schwenkbar e.nge

20 den. derart

ausgebildet. <wo _{fa d} Schleuder-

tTNelgung veSern kann, ohne daß xialcÄielung der Zwischenwel.e ge-

,o Tb weife ₇u Deckung _zu bringen so beschreibt obere Ende der Zwischenweiie und demzufolge tSchleudertrommel eine kreisbogenförmige

liegenden ebenen Flächen der Antriebswelle ab- ;Szt und parallel zu diesen Flächen begrenzt verschiebbar gelagert ist. während das obere Ende de Rhrungsefnrichtung als Kugelkopf ausgebildet „t .«f dem sich die Schleudertrommel m.t einer als Kugel planne ausgebildeten Nabe schwenkbar und ax.al un-

6,

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer um eine vertikale Achse drehbaren, von unten über eine ti.

Durch diese Art der Lagerung der Schleudertromme wird erreicht, daß sich die Schleudertrommel trotz dei mit einer Veränderung der Neigung der Zwischenweih zwangsläufig verbundenen Veränderung des vertikale) Abstandes zwischen den beiden Gelenkköpfen de Zwischenwelle ausschließlich in einer horizontale! Ebene verlagern kann. Wenn daher der Schwerpunk der rotierenden Trommel mit der Antriebswellenachs zur Deckung gebracht wird, so hat diese zur Antrieb; wellenachse rechtwinklige Bewegung keine 7,usätzl chen Fliehkräfte zur Folge, die zu einer Verfälschun

des Versuchsergebnisses führen könnten.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchea

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Zentrifuge mit teilweise weggebrochenen und teilweise geschnittenen Teilen, welche hauptsächlich das Äußere des Rotors und der Rotornabe sowie der \ntriebsvorrichtung wie auch einen Teil des Rahmens der Vorrichtung zeigt, wobei einige Teile weggelassen sind,

F i g. 2 einen zentraien Längsschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei der Rotor weggelassen ist und einige Teile in der Ansieht und einige Teile in gestrichelten Umrißünien dargestellt sind. Diese Figur zeigt die Lage der zueinandergehörigen Teile, wenn die Antriebswelle und die Rotorwelle axial fluchten,

F i g. 3 eine Aufsicht auf d-e am oberen und unteren Ende der in F i g. 2 gezeigten schwenkbaren Rotorantriebswelle angeordneten Einsatzstücke in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 in F i g. 2, wobei einige Teile weggelassen sind,

F i g. 5 eine stark vergrößerte Ansicht ähnlich wie F i g. 2, welche die Lage der Rotornabe und die Schwenkwirkung der Rotorantriebswelle zeigt, wenn das geometrische Zentrum des taumelnden Rotors sich in eine Position bewegt hat, wo der Schwerpunkt des Rotors mit der Achse der Antriebswelle axial fluchtet,

F i g. 6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer der beiden in der Zentrifuge angeordneten gewellten Dichtscheiben und

F i g. 7 eine stark vergrößerte perspektivische Darstellung der schwenkbaren Rotorantriebswelle.

Soweit in den Zeichnungen Längsschnitte dargestellt sind, ist davon auszugehen, daß die meisten der zusammengehörigen Teile einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, mit Ausnahme derjenigen, von welchen in der Beschreibung ausdrücklich gesagt ist, daß sie kein< η kreisförmigen Querschnitt aufweisende nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläuterte Vorrichtung umfaßt eine Motor- oder Antriebswelle 11, deren unteres Ende mit einem nicht dargestellten Elektromotor od. dgl. verbunden ist, und welche dazu dient, die Vorrichtung anzutreiben. Die Motorwelle 11 kann wahlweise auch durch andere Mittel als durch einen Elektromotor angetrieben werden, beispielsweise durch eine Riemenscheibe, eine ^Turbine, ein Getriebe od. dgl.

Die Vorrichtung ist auf einem Rahmen 12 befestigt, von dem ein Teil in F i g. 1 gezeigt ist, und welcher einen Ring umfassen kann, der auf eine Vielzahl von nach unten ragenden kreisförmig angeordneten Stützbeinen in einer Weise befestigt ist. Dieser Rahmen und die Stützbeine tragen auch den Elektromotor od. dgl.

An dem Rahmen 12 ist ein kreisförmiger Befestigungsring 13 mittels mehrerer im Abstand voneinander angeordneter Schrauben 14 befestigt. Ein rohrförmiges Lagergehäuse 16 ist zentral angeordnet und erstreckt sich nach oben über den Befestigungsring 13 hinaus. Kurz oberhalb des unteren Endes ist das Lagergehäuse 16 mit einem Ringflansch 17 versehen (s. F i g. 2). Unterhalb des Ringflansches 17 in der Nähe des unteren Endes des Lagergehäuses 16 ist ein abnehmbarer Ring 18 angeordnet, welcher durch einen Spannring 19 in seiner Lage gehalten wird, welcher in eine geeignete Ringnut in der Nähe des unteren Endes des Gehäuses 16 eingreift

Die Außendurchmesser des Flansches 17 und des Ringes 18 stimmen im wesentlichen überein. Zwischen dem Flansch 17 und dem Ring 18 ist ein ringförmiger elastischer Aufhängungspuffer 21 aus Gummi od. dgl. angeordnet. Der Aufhängungspuffer 21 ist zwischen seiner oberen und unteren Deckfläche mit einer Ringnut versehen, welche mit einem Preßsitz den inneren Bereich des Befestigungsrings 13 aufnimmt, wodurch das untere Ende des Lagergehäuses 16 mit diesem elastisch gekuppelt ist Die Ausbaufähigkeit des Spannrings 19 und des Rings 18 ermöglicht die Abnahme des ringförmigen Aufhängungspuffers 21 vom unteren Ende des Lagergehäuses 15, so daß die Vorrichtung zerlegt werden kann und anschließend mittels dieser ausbaufähigen Teile wieder zusammengesetzt werden kann.

Mit dem oberen Ende der Motorwelle 11 ist mittels einer Madenschraube 23 ein kreisförmiges Kupplungsgehäuse 24 verbunden, dessen oberer Bereich in einen nach oben ragenden rohrförmigen Kupplungskragen 26 übergeht. Der Außendurchmesser des Kupplungsgehäuses 24 und des rohrförmigen Kupplungskragens 26 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des stationären Lagergehäuses 16, so daß sich das Kupplungsgehäuse im unteren Ende des Lagergehäuses frei drehen kann.

Innerhalb des rohrförmigen Kupplungskragens 26 ist ein elastischer Kupplungsring 27 aus Gummi od. dgl. angeordnet, welcher entweder einen gleichmäßigen kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann oder mit einer Vielzahl von radial versetzt angeordneten Rippen versehen sein kann, um dadurch die Elastizität zu erhöhen. In die zentrale Öffnung des Rings 27 ist ein metallisches Verbindungsstück 28 dauerhaft eingesetzt, welches seinerseits mit einer quadratischen öffnung versehen ist, in welche mit einem engen Gleitsitz der vierkantig ausgebildete Zapfen 31 einer Lagerwelle 32 eingreift, welche sich nach oben durch das Lagergehäuse 16 hindurch erstreckt. Das untere Ende des Zapfens 31 ist im Abstand vom oberen Ende der Motorwelle 11 angeordnet. Der elastische Kupplungsring 27 und das Verbindungsstück 28 werden mittels einer Kappe 33 in dem Kupplungskragen 26 gehalten, welche mittels eines umlaufenden Kragens auf dieses Gehäuse aufgepreßt ist. Die Kappe 33 ist mit einer zentral angeordneten öffnung versehen, durch welche der Zapfen 31 frei hindurchragt. Eine Drehbewegung der Motorwelle 11 wird mittels des Kupplungsgehäuses 24 des Kupplungsrings 27 und des Verbindungsstücks 28 auf die Antriebswelle 32 übertragen. Die elastische Aufhängung welche von dem Puffer 21 gebildet wird, befindet siel näherungsweise in der gleichen Ebene wie die elasti sehe Verbindung ^wischen der Motorwelle 11 und dei Antriebswelle 32, welche von dem Kupplungsring 2; gebildet wird.

Innerhalb des Lagergehäuses 16 sind ein oberes um ein unteres Kugellager 34 im Abstand voneinander an geordnet, wobei die Innenringe der Kugellager die An triebswelle 32 umfassen und die Außenringe an der Ir nenwand des Lagergehäuses 16 anliegen. Die Kugella ger 34 werden in ihrem gegenseitigen Abstand mittel einer Abstandshülse 36 gehalten, welche die Antrieb; welle 32 umgibt, während die Kugellager gegenübe dem Lagergehäuse 16 mittels Federungen 37 od. dg fixiert sind.

Das obere Ende der Antriebswelle 32 ist als kreisföi

mige Krone 41 von vergrößertem Durchmesser ausgebildet, welche oberhalb des Lagergehäuses 16 und im Abstand von diesem angeordnet ist. Der obere Bereich der Krone 41 geht in eine nach oben ragende ringförmige Schürze 42 über, welche eine Kammer 43 für einen Gleitblock begrenzt (s. F i g. 5). Auf die Krone 41 ist ein die Schürze 42 umfassender Spannring 44 aufgeschraubt, welcher an seinem oberen Ende mit einem nach innen ragenden Ringflansch 45 versehen ist.

Das obere Ende der Krone 41 ist mit einer zentral angeordneten ringförmigen Ausnehmung 46 versehen, in welche ein ringförmiges Einsatzstück 47 aus Bronze oder Stahl dauerhaft eingesetzt ist, welches eine zentral angeordnete quadratische Bohrung 48 aufweist (s. Fig.2, 3 und 5). Die Bohrung 48 nimmt den unleren mit Kugelflächen versehenen Vierkantkopf 51 der Rotorantriebswelle 52 gelenkig auf, welche an ihrem oberen Ende ebenfalls einen mit Kugelflächen versehenen Vierkantkopf 53 aufweist. Der Vierkantkopf 53 ähnelt dem Vierkantkopf 51. *°

Auf der Oberseite der Krone 41 ist ein mit dieser umlaufender Lagerring 54 aus gehärtetem Metall od. dgl. angeordnet, auf welchem sich ein als Kugellager ausgebildetes Drucklager 56 abstützt. Auf dem Drucklager 56 stützt sich ein ringförmiger Gleitblock 57 beweglich ab, welcher sich in einer horizontalen Ebene auf dem Drucklager 56 in bezug auf die Achse der Welle 32 und der Krone 41 in allen Richtungen bewegen kann. Auf der Oberseite des Gleitblocks 57 ist ein ringförmiger Reibring 58 angeordnet, auf dessen Oberseite wiederum ein gewellter Dichtungsring oder eine Tellerfeder 59 angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Boden der Kammer 43 und der Unterseite des Flansches 45 ist derart, daß die eingespannte Tellerfeder 59 den Gleitblock 57 mit ausreichender Kraft nach unten preßt, um diesen an einer unzulässigen freien Bewegung zu hindern, ohne aber die erforderliche Bewegung des Gleitblocks in allen seitlichen Richtungen zu behindern, die dieser unter der Wirkung der auftretenden Zentrifugalkräfte ausführen soll, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Spannring 44 wahlweise mit einer Vielzahl von im radialen Abstand angeordneten vertikalen Schlitzen 61 versehen sein, in welchen jeweils ein Zentrifugalkraft-Verriegelungshebel 62 frei schwenkbar angeordnet isi, welcher auf einem Zapfen 63 im oberen Bereich des Spannrings gelagert ist (s. auch F i g. 4). Der obere Bereich eines jeden Zentrifugalkraft-Verriegelungshebels 62 weist einen nach innen und nach unten ragenden Finger 64 auf. welcher auf den Reibring 58 drückt bzw. sich auf diesen abstützt, sobald die Vorrichtung mit einer bestimmten vorgegebenen Geschwindigkeit rotiert um dadurch den Reibring 58 zu veranlassen, den Gleitblock 57 in einer unbeweglichen Lage zu blockieren. Das Gesamtgewicht der Verriegelungshebel 62 wird auf empirischem oder rechnerischem Wege ermittelt, so daß bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Zentrifuge alle Finger 64 gleichzeitig veranlaßt werden, den Gleitblock 57 in einer festen Lage zu blök- &o kieren. Diese Verriegelungswirkung tritt ein, wenn im Verlauf der Beschleunigung der Zentrifuge eine bestimmte vorgegebene Drehzahl erreicht wird, die oberhalb der kritischen Drehzahl liegt. Diese Zentrifugalkraft-Verriegelungshebel 62 geben dem Gleitblock 57 *>5 im Laufe der Abbremsung der Zentrifuge bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit frei. Demzufolge bewirken die Verriegelungshebel 62 nur oberhalb einer bestimmten vorgegebenen Drehzahl eine Verriegelung des Gleitblocks 57. Unterhalb dieser vorgegebenen Drehzahl der Zentrifuge kann sich der Gleitblock 57 aus Gründen, die nachfolgend noch erläutert werden, gegenüber der geometrischen Achse der Zentrifuge horizontal frei bewegen.
Der Rotor 71 der Zentrifuge ist mittels eines Bolzens

72 od. dgl. mit der Rotornabe 73 verbunden, welche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Form eines Kegelstumpfes aufweist. Die Rotornabe 73 ist mit einer axial angeordneten Ausnehmung 74 versehen, in welche ein ringförmiges Einsatzstück 76 streng eingepaßt ist, welches dem ringförmigen Einsatzstück 47 (F i g. 3) ähnelt, und dessen zentral angeordnete quadratische Bohrung 76.4 den mit Kugelflächen versehenen Vierkantkopf 53 gelenkig aufnimmt. Eine etwas größere benachbarte axiale Ausnehmung 77 in der Nabe 73 nimmt einen ringförmigen Lagerblock 78 auf, dessen Innenseite zwei benachbarte ringförmige Lagerflächen 79 und 81 aufweist, welche unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der Lagerblock 78 wird in der Ausnehmung 77 durch den oberen umlaufenden Rand eines Spannringes 82 gehalten, welcher in die zentrale öffnung der Nabe 73 eingeschraubt und in dieser Lage mittels einer Madenschraube 83 fixiert ist, welche sich seitlich durch die Wand der Nabe 73 erstreckt. Der un tere Bereich des Spannrings 82 ist als nach innen ragender Ringflansch 84 ausgebildet, auf welchem sich ein gewellter Dichtungsring oder eine Tellerfeder 86 abstützt, die ihrerseits einen Reibring 87 trägt.

Die zentrale öffnung des Reibrings 87 ist als Kugel sitzfläche 88 ausgebildet, welche ein hohles Kugelge lenk 89 umfaßt, welches auch an den ringförmigen Lagerflächen 79 und 81 des Lagerblocks 78 anliegt. Auf diese Weise ist die Rotornabe 73 wegen des Gleitsitzes zwischen dem Lagerblock 78 und dem Kugelgelenk 89 gegenüber dem Kugelgelenk 89 relativ verschwenkbar. Die Tellerfeder 86 übt über den Reibring 87 einen hin reichenden Druck auf das Kugelgelenk 89 aus, um die erforderliche Reibkraft zwischen dem Kugelgelenk 89 und dem Lagerblock 78 zu bewirken, um unnötige und übermäßige Schwenkbewegungen zwischen der Nabe

73 und dem Kugelgelenk 89 zu verhindern. Zur gleichen Zeit ist die Tellerfeder 86 aber elastisch genug, um die erforderliche Verschwenkung zuzulassen, welche in einem beschränkten Umfang stattfindet, wenn der Rotor 71 unter verschiedenen Zentrifugierungsbedingungen rotiert bzw. taumelt.

Das untere Ende des Kugelgelenks 89 geht in eine nach unten ragende Hülse 91 über, deren kegelförmig ausgebildete Außenfläche mit der entsprechend kegel förmig ausgebildeten Innenfläche eines von dem Gleit block 57 gebildeten Kragens 92 in Eingriff steht. Au das durch den Gleitblock 57 hindurchragende unten Ende der Hülse 91 ist eine Mutter 93 aufgeschraubt welche die Hülse 91 in den Kragen 92 hineinzieht unc gegenüber diesem fixiert Auf diese Weise bilden da: hohle Kugelgelenk 89 und der Gleitblock 57 eine Ein heit so daß jegliche seitliche Bewegung des Kugelge lenks 89 in irgendeiner horizontalen Richtung von eine entsprechenden Bewegung des Kragens 92 und de Gleitblocks 57 begleitet ist Das Kugelgelenk 89 um die Hülse 91 weisen eine gemeinsame axiale Bohrunj 94 auf. durch welche sich die Rotorantriebswelle 52 fre hindurch erstreckt und in welcher diese Welle ver schwenkt werden kann, ohne dabei irgendeinen Be reich des Kugelgelenks 89 oder der Hülse 91 zu beruh ren Da die Rotorwelle 52 am oberen Ende der An

triebswelle 32 verschwenkbar gelagert ist und da der Rotor 71 gegenüber dem Kugelgelenk 89 verschwenkbar gelagert ist, kann der Rotor 71 mit seinem geometrischen Mittelpunkt von der Achse des die Antriebswelle 32 umfassenden Antriebssystems abrücken, um dadurch den Schwerpunkt des Rotors mit der Achse des Antriebssystems zur Deckung zu bringen.

Arbeitsweise

IO

Wenn der Zentrifugenrotor 71 bei Beginn des Zentrifugierungsvorganges auf der Nabe 73 befestigt ist, so fluchten die Nabe und der Rotor normalerweise mit dem Lagergehäuse 16, wie dies in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Nachdem das zu zentrifugierende Material durch nicht dargestellte über den Umfang des Rotors 71 verteilte Einfüllrutschen eingefüllt wurde, wobei einige Sorgfalt aufzuwenden ist, um das Gewicht dieses Materials in bezug auf die Rotorachse gleichmäßig zu verteilen, wird der nicht dargestellte Motor gestartet, um die Motorwelle anzutreiben, welche ihrerseits über die vorstehend beschriebene elastische Kupplung eine Verdrehung der in den Kugellagern 34 gelagerten Antriebswelle 31 bewirkt. Eine Verdrehung der quadratischen Bohrung in dem Einsatzstück 47, welche den unteren mit Kugelflächen versehenen Vierkantkopf 51 der Rotorantriebswelle 52 umfaßt, bewirkt eine Verdrehung der letzteren, während das Eingreifen des oberen mit Kugelflächen versehenen Vierkantkopfes 53 der besagten Welle in die quadratische Bohrung des Einsatzstückes 76 eine entsprechende Verdrehung der Nabe 73 und des Rotors 71 bewirkt.

Wenn der Rotor 71 mit dem darin angeordneten Material in bezug auf die Antriebswelle 52 symmetrisch und axial perfekt ausbalanciert ist, so würde der fluchtende Zustand des Rotors während dessen Beschleunigung wie auch während des Zentrifugierens bei voller Geschwindigkeit und während des Abbremsens bis zum vollständigen Anhalten erhalten bleiben. Dieser Zustand würde erreicht, weil der Schwerpunkt des Rotors mit dessen geometrischem Mittelpunkt zusammenfallen würde.

Ein absolut perfekt symmetrisch ausbalancierter Zustand ist aber selten zu erreichen, da der Schwerpunkt des rotierenden Rotors normalerweise mit dessen geometrischem Mittelpunkt nicht zusammenfällt, was zur Folge hat, daß der Rotor sowie das Rotorantriebssystem zu einer Vibration veranlaßt werden.

Wenn das Antriebssystem der Zentrifuge einschließlich des Lagergehäuses und der Rotornabe axial starr miteinander verbunden wären, so würde eine Vibration, welche durch einen umlaufenden Rotor, dessen Schwerpunkt gegenüber seinem geometrischen Mittelpunkt versetzt ist, bedingt ist, auf das gesamte Antriebs- und Abstützungssystem des Rotors unzulässige zerstörerische Kräfte ausüben und möglicherweise einen Bruch und eine Zerstörung der Zentrifuge bewirken.

Bei Beginn der Zentrifugierung, wenn der Rotor mit den zu zentrifugierenden Materialien gefüllt ist, sind die Abstützung des Rotors und alle seine Teile im wesentlichen axial fluchtend angeordnet wie dies in F i g. 2 gezeigt ist Zu diesem Zeitpunkt ist die Unterseite der einzelnen Finger 64 infolge der auf die Verriegelungshebel 62 einwirkenden Schwerkraft gegenüber der Oberseite des Reibrings 58 leicht angehoben. Nach Beginn des Zentrifugieningsvorgangs, wenn die Drehzahl des Rotors zunimmt bewirkt jedes Ungleichgewicht des Rotors, welches von einer unzureichenden Auswuchtung desselben oder von einer ungleichmäßigen Verteilung des zu zentrifugierenden Materials oder von beidem herrühren kann, daß sich der geometrische Mittelpunkt des Rotors gegenüber der axialen Mittellinie der Abstützung bzw. Lagerung des Rotors verschiebt bzw. von dieser abweicht. Dieses Abweichen des geometrischen Mittelpunkts des Rotors 7t und der Rotornabe 73 von der axialen Mittellinie des Antriebssystems einschließlich der Antriebswelle 32 und des Lagergehäuses 16 wird ermöglicht durch die Gleitbewegung des Gleitblocks 57 zwischen dem Drucklager 56 und dem Reibring 58, wie auch durch die Schwenkbewegung der Rotorantriebswelle 52, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. Durch diesen Vorgang bzw. diese Bewegungen wird der gemeinsame Schwerpunkt des Rotors 71 und der Rotornabe 73 mit der axialen Mittellinie des Antriebssystems, welches die Antriebswelle 32 und die Krone 41 umfaßt, zur Deckung gebracht. Das Ausmaß der Winkelabweichung der Rotorantriebswelle 52 gegenüber der axialen Mittellinie des Antriebssystems wird durch das Ausmaß bestimmt, um welches der geometrische Mittelpunkt des Rotors von dessen Schwerpunkt abweicht (s. F i g. 5). Wenn der besagte Schwerpunkt gegenüber der axialen Mittellinie des Antriebssystems dynamisch ausgewuchtet ist, d. h. mit dieser fluchtet, so setzt der Rotor seine Drehbewegung im wesentlichen ohne jegliche Vibration fort, ungeachtet der Tatsache, daß dessen geometrischer Mittelpunkt gegenüber der Achse des Antriebssystems verschoben ist. Weiterhin verbleibt der als Kreisel wirkende Rotor während seiner Rotation mit Höchstdrehzahl im wesentlichen horizontal infolge der Gleitreibungsberührung der Oberfläche des Kugelgelenks 89 mit den ringförmigen Lagerflächen 79 und 81 des Lagerblocks 78 und mit der Kugelsitzfläche 88 des Reibrings 87.

Während des vorgenannten Vorgangs wird der Gleitblock 57 ebenfalls gegenüber der axialen Mittellinie des Antriebs verschoben, und zwar entsprechend dem Ausmaß, um welches der geometrische Mittelpunkt des Rotors 71 und der Rotornabe 73 gegenüber der besagten axialen Mittellinie des Antriebssystems verschoben wird. Der Gleitblock 57 kann seine Lage frei verändern, um sich der Abweichung des geometrischen Mittelpunkts des Rotors 71 von der axialen Mittellinie des Antriebssystems anzupassen. Um eine unerwünschte Bewegung des Gleitblocks 57 zu verhindern, ist diese Gleitbewegung jedoch dadurch kontrolliert, daß auf dem Gleitblock 57 eine Reibkraft ausgeübt wird, welche durch den Reibring 58 bewirkt wird, der von der Tellerfeder 59 gegen den Gleitblock gepreßt wird. Wenngleich die Tellerfeder 59 eine gewisse Druckkraft ausübt so ist sie doch hinreichend elastisch um die graduelle Einsteübewegung des Gleitblocks 57 entsprechend der Abweichung des geometrischen Mittelpunkts des Rotors 71 von der axialen Mittellinie des Antriebssystems zu ermöglichen, welche sich einstellt nachdem der Rotor über die kritischen Drehzahlberei ehe hinaus beschleunigt wurde.

Wenngleich bei einigen Ausführungsbeispielen au! die Verriegelungshebel 62 verzichtet werden kann, se haben sich diese doch als nützlich erwiesen, um der Gleitblock 57 in einer bestimmten Lage zu blockieren nachdem der Rotor 71 auf eine vorgegebene Drehzah beschleunigt wurde, um z. B. einer stoßartigen BeIa stung entgegenzuwirken, welche zu einer Unterbre chung der dynamischen Rotation führen könnte. Zi diesem Zweck kann die Größe und das Gewicht de

Verriegelungshebel 62 so ausgelegt werden, daß diese von der Fliehkraft betätigt werden, wobei sie nach außen verschwenkt werden, so daß ihre Finger 64 nach unten mit einer hinreichenden Kraft auf den Reibring 58 drücken, um den Gleitblock 57 zwischen dem besagten Reibring und dem Drucklager 56 zuverlässig zu blockieren.

Beim Abbremsen des Rotors 71, wenn die Fliehkraft verringert wird, bewegen sich die unteren Bereiche der Verriegelungshebel 62 nach innen, wodurch deren Fin- ίο ger 64 von dem Reibring 58 abgehoben werden, so daß sich der Gleitblock 57 wieder entsprechend der Bewe gung des Rotors 71 in bezug auf die axiale Mittellinie des Antriebssystems bewegen kann.

Die Verriegelungswirkung der von der Fliehkraft ge- »5 steuerten Verriegelungshebel ist auf den oberhalb der kritischen Drehzahlen liegenden Drehzahlbereich beschränkt, in welchem der Schwerpunkt des Rotors 71 mit der axialen Mittellinie des die Antriebswelle 32 umfassenden Antriebssystems zusammenfällt. Während des kritischen Drehzahlbereichs, in welchem sich der rotierende Rotor 71 infolge einer möglichen Unwucht des Rotors selbst oder seines Inhalts oder beidem gegenüber der axialen Mittellinie des Antriebssystems seibsttätig einstellt, ist es wichtig, eine freie Beweglichkeit des Gleitblocks 57 zu gewährleisten, so daß sich die Rotorwelle 52 verschwenken kann und der geometrische Mittelpunkt des Rotors 71 und der Nabe 73 zum Zwecke dieses Einstellvorganges in jeder erforderlichen horizontalen Richtung bewegen kann.

Die Bewegung des geometrischen Mittelpunktes des Rotors 7! in einer horizontalen Ebene neben der ähnlichen horizontalen Bewegung des Gleitblocks 57 wird durch den Umstand ermöglicht, daß der mit Kugelflächen versehene endseitige Vierkantkopf 53 der Rotorwelle 52 innerhalb der quadratischen Ausnehmung 76/4 des Einsatzstücks 76 eine hinreichende vertikale Bewegung ausführen kann, um die vorgenannte horizontale Bewegung des Rotors und des Gleitblocks zuzulassen, während die Rotorwelle 52 gleichzeitig die Funktion erfüllt, das Drehmoment der Antriebswelle 32 auf die Rotornabe 73 und auf den Rotor 71 zu übertragen. Der Vierkantkopf 53 bewegt sich daher längs einer bogenförmigen Bahnkurve, während sich der Schwerpunkt dei Rotors 71 in einer horizontalen Ebene bewegt. Durch die Anordnung der mit Kugelflächen versehenen Vierkantköpfe 51, 53 an den Enden der Rotorwelle 52, welche innerhalb der diesen zugeordneten quadratischen Ausnehmungen in den Einsatzstücken 47, 76 in allen Richtungen frei verschwenkbar sind, werden me- 5« chanische Hilfsmittel zum Sichern der Enden der Rotorwelle gegenüber ihren entsprechenden Sitzelementen durch zusätzliche Bauteile umgangen.

Es ist zu beachten, daß der Innendurchmesser des Spannrings 44 hinreichend groß gewählt wird, um eine seitliche Bewegung des Gleitblocks 57 in jeder horizontalen Richtung in dem Ausmaß zu ermöglichen, welches erwartet wird oder welches erforderlich ist, um der Abweichung des Schwerpunkts des Rotors 71 gegenüber der axialen Mittellinie des Antriebssystems gerecht zu werden. Die Abmessungen der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung können durch geeignete Versuche ermittelt werden.

Im Falle der Abwesenheit des von dem Gleitblock 57 der Rotorwelle 52 und dem Kugelgelenk 89 gebildeten Einstellmechanismus würde der Rotor 71 während der Beschleunigung und während der Abbremsung beim Durchfahren des vorgenannten kritischen Drehzahlbereichs vibrieren, was eine typische Erscheinung bei derartigen Zentrifugierungsvorgängen ist. Wenngleich ein Vibrieren beim Durchfahren des kritischen Drehzahlbereichs bei der Beschleunigung noch hingenommen werden könnte, weil die in der Zentrifuge befindlichen Materialien zu diesem Zeitpunkt noch keiner Zentrifugierung unterworfen wurden, so ist es jedoch äußerst wichtig, ein derartiges Vibrieren oder Rütteln beim Abbremsen zu unterbinden, um jegliche Beeinflussung des zentrifugierten Materials im Rotor zu verhindern, welche die innere Zusammensetzung des Materials beeinträchtigen und möglicherweise den gesamten Versuch, welcher mit dieser Zentrifugierung durchgeführt werden soll, in seinem Ergebnis verfälschen und damit wertlos machen könnte. Aus diesem Grunde ist es außerordentlich wichtig, eine Vibration des Rotors zu verhindern, insbesondere während des Abbremsens, so daß der Rotor während des gesamten Abbremsvorgangs sich gleichförmig dreht, bis er zum Stillstand kommt. Wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird, so ermöglicht die Verringerung der Rotordrehzahl daher das Zurückschwenken der Verriegelungshebel 62 oberhalb des kritischen Drehzahlbereichs, woraufhin der Gleitblock 57 freigegeben wird.

Es ist zu beachten, daß der Ausdruck »Rotor«, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, die Kombination der Nabe 73 und des Rotors 71 umfassen kann.

Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein speziellps Ausführungsbeispiel erläutert wurde, so ist es für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß dieses Ausführungsbeispiel in mannigfacher Weise abgewandelt und abgeändert werden kann, ohne dabei den eigentlichen Erfindungs>gedanken zu verlassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ,o

1. Zentrifuge mit einer um eine vertikale Achse drehbaren, von unten über eine ebenfalls vertikal verlaufende Antriebswelle angetriebenen Schleudertrommel, mit einer zwischen Antriebswelle und Schleudertrommel angeordneten und diese über beidseitig ausgebildete Raumgelenke drehschlüssig verbindenden Zwischenweiie, und mit einer zusätzlichen, die Zwischenweiie umgebenden Führungseinrichtung für die Schleudertrommel, die begrenzte Querbewegungen der Schleudertrommel zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines» der Raumgelenke aus einem prismatischen Gelenkkopf (51,53) mit Kugelflächen an der Zwischenwelle (52) und einer diesen axial verschiebbar aufnehmenden prismatischen Kupplungsbuchse (47 bzw. 76) an Antriebswelle (32) bzw. Schleudertrommel (71) besteht, und daß sich die Führungseinrichtung (91) an ihrem unteren Ende über einen Flansch (57) zwischen zwei im rechten Winkel zur Antriebswellenachse liegenden ebenen Rächen (45,54) der Antriebswelle abstützt und parallel zu diesen Flächen begrenzt verschiebbar gelagert ist, während das obere Ende der Führungseinrichtung als Kugelkopf (89) ausgebildet ist, auf dem sich die Schleudertrommel mit einer als Kugelpfanne (78) ausgebildeten Nabe (73) schwenkbar und axial unverrückbar abstützt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberseite des Flansches (57) der Führungseinrichtung (91) und der dieser zugeordneten Stützfläche (45) der Antriebswelle (32) ein Reibring (58) angeordnet ist und daß am Um- ] fang der Antriebswelle (32) mehrere zweiarmige Verriegelungshebel (62) um Achsen (63) quer zur Antriebswellenachse frei schwenkbar angelenkt sind, deren durch den einen Hebelarm gebildete Finger (64) nach Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle (32) infolge der auf den zweiten Hebelarm wirkenden Fliehkraft mit der Oberseite des Reibrings (58) in Eingriff gelangen und auf diesen eine Druckkraft ausüben, durch welche die Reibkraft zwischen Reibring und Flansch bis zur Blockierung des letzteren erhöht werden kann.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Unterseite des Flansches (57) der Führungseinrichtung (91) und der dieser zugeordneten Stützfläche (54) der Antriebswelle (32) ein Wälzdrucklager (56) angeordnet ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberseite des Rc tarings (58) und der dieser zugeordneten Stützfläche (45) der Antriebswelle (32) eine Tellerfeder (59) angeordnet ist.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (89) der Führungseinrichtung (91) an einem Reibring (87) anliegt, der sich über eine Tellerfeder (86) an der Nabe (73) der Schleudertrommel (71) nachgiebig abstützt.

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