DE2328983C3

DE2328983C3 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2328983C3
Application number: DE19732328983
Authority: DE
Inventors: Juergen 3371 Gittelde Baeumler
Original assignee: Heraeus Christ GmbH
Current assignee: Heraeus Sepatech GmbH
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2328983B2; DE2328983A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer Kupplung zwischen Antriebswelle und Rotor zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, wobei am -to Rotor oder an einer mit diesem in Verbindung stehenden Welle sowie an der Antriebswelle Mitnahmeflächen über den Umfang gleichmäßig verteilt und zum gegenseitigen Eingriff ausgebildet angeordnet sind.

Es sind Kupplungen für die Drehmomentübertragung bei Zentrifugen bekannt mit Paßfeder und Keilnut oder ähnlichen Kraftübertragungselementen, welche zugleich einen Formschluß ergeben. Formsdhlüssige Kupplungen sind gegenüber Reibungskupplungen von Vorteil, da Reibungskupplungen Relativbewegungen w 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 (vergleiche DEOS 1910576).

Bei Kupplungen mit formschlüssiger Drehmoment* übertragung (Gm 19 92 304) ist es jedoch erforderlich, mi daß die zueinander passenden Elemente in 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 t>i Stellung auf die Antriebswelle aufgesetzt werden kann, und erfordert somit eine hohe Geschicklichkeit 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, die in beiden Drehrichtungen spielfrei wirkt und bei der der Rotor in Umfangsrichtung gesehen in beliebiger Stellung aufgesetzt-werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Zentrifuge der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

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 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 infoige einer Relativbewegung zwischen Welle und Rotor ergibt

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt Es zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Kupplung in einem Längsschnitt außer Eingriff,

Fig.2 die Kupplung gemäß Fig. 1 mit ineinander eingreifenden Kupplungselementen,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie III—III in Fig.1,

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig.5 ein abgewandeltes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig.6 einen Schnitt entlang der Linie VI=VI in

^Fig:⁵· 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 Ober das außen zylindrische Zwischenstück 5 auf der Motorwelle

1 geführt Das Zwischenstück S 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 %b angeordnet. In drei zylindrischen Bohrungen im Zwischenstück 5 befinden sich im gleichen Mittenabstand wie die Stifte 8a und 8ft als Mitnehmer gleichmäßig verteilt drei zylindrische Bolzen 9a, 9b und 9c, welche als Gegenstuck dienen. Die Bolzen 9a, 9b und 9c können in den Bohrungen gleiten. Durch Schraubendruckfedern

10 werden sie in cjer Uge wie Bolzen 9» m fgf gehalten. Jeder Bolzen 9a bis ρ hat einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser n, in den hinein ein Sprengring 12 ragt, der, wie in F i g. 2 dargestellt als Anschlag dient, so daß die Bolzen 9» bis ebei abgenommenem Rotor 2 im Zwischenstücks festgehalten werden.

Wird der Rotor 2 auf das Zwischenstück 5 in der Winkellage, wie in Fig,4 dargestellt, aufgesteckt, so Hegen die Bolzen 8a und 86 unmittelbar neben den Bolzen 9a und 9ς das heißt, eine Relativbewegung zwischen Rotor u«id Welle ist weder in der Prehmomentrichtung »Beschleunigen« noch in der Drehmo~ mentrichtung»Bremsen« möglich.

Wird der Rotor nun nicht in der in Fig.4 gezeigten Winkellage oder in analogen Winkellagen jeweils um 120° versetzt auf das 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 F i g. 1 bzw. F i g. 3 ist es der Bolzen 9a, wird durch das Gewicht des Rotors in die in F i g. 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 I zurückbleibt, und zwar so lange, bis der Bolzen 9c an den Bolzen 86 anstößt In diesem Augenblick ist die Bolzenstellung gemäß F i g. 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 ist eine Relativbewegung zwischen Welle und Rotor gemäß F i g. 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 Boteen und eine andere Form gewählt werden. In sämtlichen Querschnitten (Fig,3, 4, 6) ist rein beispielsweise die Drehrichtwng durch Pfeil gekennzeichnet

ι Fig,5 und 6 zeigen analog zu Fig.t bis 4 eine Variante der oben beschriebenen Kupplung, Die Bezugsziffern haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. I bis 4. In dieser Ausführungsform sind die Bolzen 8a und 8b an ihren freien Enden 15 abgeflacht, so daß

κι 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

H bei abgenommenem Rotor zu verhindern. Gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 4 ergeben sich hierdurch noch folgende weitere Vorteile:

Beim Aufsetzen des Rotors kommt die Fläche 4 an die obere Stirnfläche des Zwischenstücks 5 zum Anliegen.

Hierdurch wird die Bauhöhe verringert, die axiale Gleitbeweguag beim Einrasten erfolgt nicht auf den Bolzenstirnflächen. Ferner wird bei di/. Drehmomentübertragung der betreffende Bolzen 9 niehj auf Biegung bzw. Abscheren beansprucht da er in seiner ganzen

2ΐ 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

χι 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

si — keine Relativbewegung ausführen kann.

Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die !Bolzen geringfügig dicker zu machen und in dem Bereich, in dem sie aneinander zum Anliegen kommen, leicht konisch auszuführen. Im Augenblick des Einrastens erreicht dann z. B. der Bolzen 9a in F i g. 2 nichi 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspröche?

1. Zentrifuge mit einer Kupplung zwischen Antriebswelle und Rotor zur formscblössigen *· Drehmomentübertragung, wobei am Rptor oder an einer mit diesem to Verbindung stehenden Welle sowie an def Antriebswelle MiOiahnieflächim über den Umfang gleichmäßig verteilt und zum gegenseitigen Eingriff ausgebildet angeordnet sind, da- "' durch gekennzeichnet, daß an einer Kupplungshälfte stirnseitig auf einem Teilkreisdurchmesser gleichmäßig verteilt eine Anzahl »n« von axial ausgerichteten Mitnehmerbolzen (8a, b) und an der anderen Kupplungshälfte entsprechend gleichmäßig < ■» verteilt eine Anzahl »n + mindestens 1« axial ausgerichtete Gegenstückbolzen (9a, b, c) axial federnd verschieblich angeordnet sind, wobei die Durchmesser oder die in Umfangsrichtung wirksamen Breiten von Mitnehmer- und Gegensiückbol- 2n zen so gewähltJEJnd, daß sich in beiden Drehrichtungen eine spie&seie Anlage zwischen mindestens einem Mitnehmerbolzen und mindestens zwei Gegenstückbolzen — oder umgekehrt — ergibt

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn- -^r> zeichnet, daß die unter Federdruck (10) stehenden Gegenstückbolzen (9a, b, c) Ausnehmungen (11,14) aufweisen, welche auf einem Kreisamfang angeordnet sind und gegen einen Anschlag- oder Befestigungsring (12) in der äußeren Endlage anliegen. <o

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmerbolzen (8) und Gegenstückbolzen (9) über ihre Eingriffslänge sich gleichartig konisch verjüngend ausgebildet sind.