DE2328983A1

DE2328983A1 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2328983A1
Application number: DE19732328983
Authority: DE
Inventors: Juergen Baeumler
Original assignee: Heraeus Christ GmbH
Current assignee: Heraeus Sepatech GmbH
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2328983B2; DE2328983C3

Description

Hanau, 5.Juni 1973 PA-Zw/sp

Heraeus-Christ GmbH, Osterode (Harz)

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

"Zentrifuge"

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer Kupplung zwischen Antriebsmotor und Rotor zur formschlüssigen Drehmomentübertragung.

Es sind Kupplungen für die Drehmomentübertragung bei Zentrifuger bekannt mit Passfeder und Keilnut oder ähnlichen Kraftübertragungselementen, welche zugleich einen Formschluss ergeben. Formschlüssige Kupplungen sind gegenüber Reibungskupplungen von Vorteil, da Reibungskupplungen Relativbewegungen zulassen, die zum "Fressen" (Kaltverschweissen) der sich relativ zueinander bewegenden Teile führen können. Darüber hinaus ist bei Reibungskupplungen auch darauf zu achten, dass für Rotor und damit zu kuppelnder Welle Werkstoffe verwendet werden, die einen wenigstens annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen (vergl. DT-OS 1 910 576).

Bei Kupplungen mit formschlüssiger Drehmomentübertragung ist es jedoch erforderlich, dass die zueinander passenden Elemente in

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einer bestimmten Stellung miteinander in Verbindung gebracht werden. Dies bedeutet bei Zentrifugen, deren Rotor für jede Inbetriebnahme herausgenommen und wieder eingesetzt wird, dass der Rotor nur in bestimmter Stellung auf die Antriebswelle aufgesetzt werden kann, und erfordert somit eine hohe Geschicklich keit des Bedienungspersonals. Da sich die Kupplungselemente an der Unterseite des Rotors befinden, sind sie beim Einsetzen des Rotors, sobald sich dieser über der Antriebswelle befindet, nicht mehr sichtbar, und das Ankuppeln muss rein gefühlsmässig erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung mit formschlüssiger Drehmomentübertragung zu schaffen, bei der der Rotor, in Umfangrichtung gesehen, in beliebiger Stellung aufgesetzt werden kann

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass ato Rotor oder einer mit diesem in Verbindung stehenden Welle Mitnehmer der Anzahl η über deren Umfang gleichmässig verteilt sind, während mit diesen formschlüssig in Eingriff bringbare Gegenstücke der Anzahl >n über den Umfang der Antriebswelle gleichmässig verteilt sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemässe Lösung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Kupplung ist leicht zu bedienen, weil das Auswechseln des Rotors keine besondere Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals erfordert. Der Rotor kann in beliebiger Winkelstellung zur Achse der Antriebswelle der Zentrifuge aufgesetzt werden. Zum Ankuppeln sind keine grossen Kräfte erforderlich. Nach erfolgtem

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Ankuppeln durch Einrasten der unter Federdruck stehenden Bolzen in eine zylindrische Ausnehmung am Rotor und formschlüssiges Angreifen an dem im Rotor befestigten Mitnehmer ist die formschlüssige Drehmomentübertragung gesichert. Eine Relativbewegung zwischen Antriebswelle und Rotor, insbesondere beim Bremsen - also der Drehrichtungsumkehr -, ist nicht mehr möglich. Hierdurch wird die Gefahr einer Wiedervermischung von Sedimenten in im Rotor eingesetzten Zentrifugen-Probegefässen vermieden, wenn sich bei der Einleitung des Bremsvorganges ein Ruck infolge einer Relativbewegung zwischen Welle und Rotor ergibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

die erfindungsgemässe Kupplung in einem Längsschnitt ausser Eingriff,

die Kupplung gemäss Fig.1 mit ineinander eingreifenden Kupplungselementen,

einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig.1,

einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.2,

ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kupplung,

einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig.5.

Es zeigen:	Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6

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Die Zentrifugenantriebswelle bzw. deren oberes Wellenende, in der Zeichnung beispielsweise als Wellenkonus ausgeführt, ist mit 1 bezeichnet. Mit 2 ist der Rotor, von dem nur das untere Ende dargestellt ist, gekennzeichnet. Dieses untere Rotorende hat eine zylindrische Ausnehmung 3 mit ebenem Boden 4. Über die zylindrische Ausnehmung 3 wird der Rotor über das aussen zylindrische Zwischenstück 5 auf der Motorwelle 1 geführt. Das Zwischenstück 5 ist durch eine Schraube 6 und Scheibe 7 auf der Welle 1 befestigt. Mit dem Rotor 2 fest verbunden sind in zwei gegenüberliegenden Bohrungen zwei Zylinderstifte 8a und 8b angeordnet. In drei zylindrischen Bohrungen im Zwischenstück 5 befinden sich im gleichen Mittenabstand wie die Stifte 8a und 8b als Mitnehmer gleichmässig verteilt drei zylindrische Bolzen 9a, 9b und 9c, welche als Gegenstück dienen. Die Bolzen 9a, 9b und 9c können in den Bohrungen gleiten. Durch Schraubendruckfedern 10 werden sie in der Lage wie Bolzen 9a in Fig. 2 gehalten. Jeder Bolzen 9a bis c hat einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 11, in den hinein ein Sprengring 12 ragt, der, wie in Fig.2 dargestellt, als Anschlag dient, so dass die Bolzen 9a bis c bei abgenommenem Rotor 2 im Zwischenstück 5 festgehalten werden.

Wird der Rotor 2 auf das Zwischenstück 5 in der Winkellage, wie in Fig.4 dargestellt, aufgesteckt, so liegen die Bolzen 8a und 8b unmittelbar neben den Bolzen 9a und 9c, das heisst, eine Relativbewegung zwischen Rotor und Welle ist weder in der Drehmomentrichtung "Beschleunigen" noch in der Drehmomentrichtung "Bremsen" möglich.

Wird der Rotor nun nicht in der in Fig.4 gezeigten Winkellage

auf de

oder in analogen Winkellagen jeweils um 120° versetzt auf das

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Zwischenstück 5 eingesetzt, sondern in einer Winkellage etwa wie in Fig.3 dargestellt, so trifft die Stirnfläche eines Bolzens 8 auf die Stirnfläche eines Bolzens 9. Der betreffende Bolzen 9, in Fig.1 bzw. Fig.3 ist es der Bolzen 9a, wird durch das Gewicht des Rotors in die in Fig.1 dargestellte Stellung gedrückt. Beim Start der Zentrifuge, also bei einem Drehbeginn der Welle 1 mit Zwischenstück 5 z.B. in der in Fig.3 eingetragenen Drehrichtung, bewegen sich die Bolzen im Zwischenstück 5 relativ zum Bolzen 8 des Rotors 2, der auf Grund seiner Masse hinter der Drehbewegung der Welle 1 zurückbleibt, und zwar so lange, bis der Bolzen 9c an den Bolzen 8b anstösst. In diesem Augenblick ist die Bolzenstellung gemäss Fig.4 erreicht, das heisst, der Raum oberhalb des Bolzens 9a ist frei, der Bolzen 9a wird durch die Feder 10 von der in Fig.1 gezeichneten Stellung in die Stellung gemäss Fig.2 gedrückt. Das Einsetzen des Rotors kann also beliebig über den ganzen Umfang (360 ) erfolgen.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel mit zwei diametral angeordneten Bolzen 8 und drei im gleichen Mittenabstand unter 120° Versatz angeordneten Bolzen 9 1st eine Relativbewegung zwischen Welle und Rotor gemäss Fig.4 dann ausgeschlossen, wenn das Verhältnis Bolzendurchmesser zu Bolzenteilkreisdurchmesser sin 15° beträgt. Beim Start der Zentrifuge ist eine Relativbewegung zwischen Welle und Rotor von maximal 60 möglich. Beim Start ist dies jedoch unkritisch.

Selbstverständlich können auch eine andere Anzahl der Bolzen und eine andere Form gewählt werden. In sämtlichen Querschnitten (Fig.3, 4, 6) ist rein beispielsweise die Drehrichtung durch Pfeil gekennzeichnet.

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Fig.5 und 6 zeigen analog zu Fig.1 bis 4 eine Variante der oben beschriebenen Kupplung. Die Bezugsziffern haben die gleiche Bedeutung wie in Fig.1 bis 4. In dieser Ausführungsform sind die Bolzen 8a und 8b an ihren freien Enden 15 abgeflacht, so dass sich zwei z.B. achsparallele Ausnehmungen 16 ergeben, und greifen in eine Ringnut 13 des Zwischenstücks 5 ein. Die Bolzen 9a bis c sind an ihren oberen Enden seitlich abgeflacht, so dass sich eine Schulter 14 ergibt, mit der sie an den Sprengring 12 anliegen, um ein Herausgleiten bei abgenommenem Rotor zu verhindern. Gegenüber der Ausführung gemäss Fig.1 bis 4 ergeben sich hierdurch noch folgende weiteren Vorteile: Beim Aufsetzen des Rotors kommt die Fläche 4 an die obere Stirn fläche des Zwischenstücks 5 zum Anliegen. Hierdurch wird die Bauhöhe verringert, die axiale Gleitbewegung beim Einrasten erfolgt nicht auf den Bolzenstirnflächen. Ferner wird bei der Drehmomentübertragung der betreffende Bolzen 9 nicht auf Biegung bzw. Abscheren beansprucht, da er in seiner ganzen Länge in seiner Aufnahmebohrung geführt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist die Anordnung nur eines Feststiftes (sinngemäss 8) in einem Abstand R (Radius) vom Drehzentrum. Die beweglichen Stifte (sinngemäss 9) im Zwischenstück 5 liegen auf dem gleichen Radius R, sind aber durch ihren Durchmesser und ihre Anzahl derart angeordnet, dass der feststehende Stift (sinngemäss 8) und somit auch der Rotor im eingerasteten Zustand durch je einen beweglichen Stift - in Drehrichtung vor und hinter sich - keine Relativbewegungen ausführen kann.

Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, die Bolzen geringfügig dicker zu machen und in dem Bereichen dem sie aneinander

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zum Anliegen kommen, leicht konisch auszuführen. Im Augenblick des Einrastens erreicht dann z.B. der Bolzen 9a in Fig.2 nicht die obere Endstellung, sondern gleitet auf Grund der Konizität an den Bolzen 8a. Hierdurch ist eine auch nur geringfügige Relativbewegung zwischen Welle und Rotor infolge unvermeidbarer Fertigungstoleranzen ausgeschlossen.

Die Erfindung umfasst auch die kinematische Umkehrung der Anordnung der Kupplungselemente (Mitnehmer und Gegenstück) an Rotor und Antriebswelle.

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Claims

Patentansprüche

Zentrifuge mit einer Kupplung zwischen Antriebsmotor und Rotor zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (2) oder einer mit diesem in Verbindung stehenden Welle Mitnehmer (8a,b) der Anzahl η über deren Umfang gleichmässig verteilt sind, während mit diesen formschlüssig in Eingriff bringbare Gegenstücke (9a,b,c) der Anzahl >n über den Umfang der Antriebswelle (1*5) gleichmässig verteilt sind.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (8a,b) als im Rotor (2) befestigte Bolzen und die Gegenstücke (9a,b,c) als axial unter Federdruck (10) stehende bewegliche Bolzen ausgebildet sind.
3. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl η der Mitnehmer (8a,b) am Rotor (2) zwei und die Anzahl der Gegenstücke (9a,b,c) an der Antriebswelle (1,5) drei beträgt.
4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl η der Mitnehmer (8) am Rotor (2) eins und die Anzahl der Gegenstücke (9) an der Antriebs welle (1,5) mindestens zwei beträgt.
5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die am Rotor befestigten Mitnehmer(8a,b)

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mittels Ausnehmungen (16) an ihren freien Endbereichen (15) abgeplattet sind und mit diesen Endbereichen (15) in eine ringförmige Nut (13) der Antriebswelle (1) oder eines mit dieser verbundenen Teils (5) eingreifen.
6. Zentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unter Federdruck (10) stehenden Gegenstücke (9a,b,c) Ausnehmungen (11,14) aufweisen, welche auf einem Kreisumfang angeordnet sind und von einem Befestigungsring (12) in einer Endlage gehalten werden.
7· Zentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mitnehmer (8) und Gegenstücke (9) über ihre Eingriffslänge konisch ausgeführt sind.
8. Zentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (8) an der Antriebswelle (1,5), die Gegenstücke (9) am Rotor (2) angeordnet sind.

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