DE2335060A1 - TUBELESS CENTRIFUGAL ROTOR - Google Patents
TUBELESS CENTRIFUGAL ROTORInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Description
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International Equipment Co., Needham Heights (Mass.)International Equipment Co., Needham Heights (Mass.)
V.St.A.V.St.A.
Rohrloser Zentrifugenrotor-Tubeless centrifuge rotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrlosen Zentrifugenrotor mit einem durch eine Oberseite, einen Boden und eine zusammenhängende Wandung begrenzten Gehäuse.The invention relates to a tubeless centrifuge rotor with a top, a bottom and a cohesive wall delimited housing.
Bisher bekannte Zentrifugenrotoren dieser Art enthalten eine Reihe von mit gleichem Abstand voneinander ausgehend von ihrer Oberseite nach unten und von ihrer Terfcitealen Achse weg verlaufenden Bohrungen. Beim Betriebe der Zentrifugenrotoren dieser Art wird jede ihrer Bohrungen mit einem eigenen Behälter versehen, der eine zu zentrifugierende Flüssigkeit aufnimmta Diese Behälter vermindern jedoch unglücklicherweise die Kapazität jeder dieser Bohrungen, und bei Verwendung von mit Kappen abgedeckten Behältern ergeben sich im allgemeinen Abdichtungsprobleme während des Zentrifugierens, die auf Verzerrungserscheinungen an dem Kunststoff zurückgehen, aus dem diese Behälter meistens hergestellt sind. Da die einzelnen Proben in diskreten BohrungenCentrifuge rotors of this type known to date contain a series of bores which extend at the same distance from one another, starting from their top side and downwards and away from their tertiary axis. In the operation of centrifuge rotors of this type, each of its bores is provided with its own container to hold a liquid to be centrifuged. Unfortunately, however, these containers reduce the capacity of each of these bores and the use of capped containers generally results in sealing problems during centrifugation which are due to distortions in the plastic from which these containers are usually made. As the individual samples in discrete holes
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angeordnet sind, wird die Kapazität des Rotors für das Zentrifugieren von Flüssigkeit erheblich vermindert. Außerdem muß große Sorgfalt darauf verwandt werden, das FlUssigkeitsgewicht in jeder der Bohrungen gleichgroß zu machen, um den Rotor als Ganzes während des Zentrifugieren im Gleichgewicht zu halten. Es ist bereits der Vorschlag gemacht worden, einen Zentrifugenrotor auszubilden, ir\jdem eine Mehrzahl von mit gleichem Abstand voneinander von der Oberseite des Rotors nach unten und von dessen vertikaler Achse weg verlaufende Bohrungen vorgesehen und jede dieser Bohrungen mit einem Deckel abgedeckt wird. Eine solche Bauart für den Rotor beseitigt die Notwendigkeit der Verwendung von Flüssigkeitsbehältern und die damit verbundenen Schwierigkeiten. Immer noch bleibt jedoch die räumliche Kapazität eines solchen Rotors für einen gegebenen Rotordurchmesser sehr begrenzt.are arranged, the capacity of the rotor for centrifuging liquid is significantly reduced. In addition, great care must be taken to maintain the weight of the liquid in each of the bores to make the same size in order to keep the rotor as a whole in equilibrium during centrifugation. It is the proposal has already been made to design a centrifuge rotor, in each case a plurality of with the same Distance from each other down from the top of the rotor and away from its vertical axis Bores provided and each of these bores is covered with a cover. Such a design for the Rotor eliminates the need to use liquid containers and the difficulties associated with them. However, the spatial capacity of such a rotor for a given rotor diameter still remains very limited.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugenrotor der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß es bei ihm keinerlei Abdichtungsschwierigkeiten gibt und daß er sich durch eine im Vergleich zu den bishe^r bekannten Zentrifugenrotoren erheblich größere Flüssigkeitskapazität auszeichnet.The invention is therefore based on the object of designing a centrifuge rotor of the type mentioned at the outset in such a way that that he has no sealing problems whatsoever and that he stands out in comparison to the previously known centrifuge rotors are characterized by a considerably larger liquid capacity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandung des Gehäuses auf ihrer Innenseite zwei Wandabschnitte bildet, die entweder von der Gehäuseoberseite oder vom Gehäuseboden ausgehendster einem Winkel zwischen etwa 12° und etwa 45° gegen die vertikale Achse des Gehäuses radial nach außen geneigt sind und einander entlang einer horizontalen Linie im Gehäuse treffen, längs deren eine Mehrzahl von Schlitzen mit gleichem gegenseitigem Abstand von innen her in die Wandung des Gehäuses ein-This object is achieved according to the invention in that the wall of the housing has two on its inside Forms wall sections that start at an angle either from the top of the housing or from the bottom of the housing between about 12 ° and about 45 ° from the vertical axis of the housing are inclined radially outward and meet one another along a horizontal line in the housing, longitudinally a plurality of slots with the same mutual spacing from the inside into the wall of the housing
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gearbeitet sind, und daß im Inneren des Gehäuses entlang seiner vertikalen . Achse ein Kern mit parallel zur Innenseite der Wandung des Gehäuses verlaufenden Außenflächen angeordnet ist, ·οη dem aus sich eine Mehrzahl von mit gleichem Abstand voneinander angeordneten Stabilisierungsrippen radial auf das Gehäuse zu erstrecken. are worked, and that inside the housing along its vertical. Axis a core with parallel to the inside the wall of the housing extending outer surfaces is arranged, which consists of a plurality of with the same distance from each other arranged stabilizing ribs to extend radially on the housing.
Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Zentrifugenrotor enthält also eine einzige große Kammer in seinem Inneren, die einerseits durch die Wandabschnitte auf der Innenseite der Gehäusewandung und andererseits durch die zu diesen Wandabschnitten parallelen Außenflächen des im Gehäuseinneren angeordneten Kernes begrenzt wird. Diese Kammer nimmt in ihrem Inneren die gesamte zu zentrifugierende Flüssigkeit auf, so daß es keinerlei Abdichtungsprobleme in Verbindung mit einer Verhinderung des Übertritts von Flüssigkeit von einer Rotorkammer zu einer anderen geben kann. Die längs der Berührungslinie der bei- ■ den Wandabschnitte auf der Innenseite der Gehäusewandung vorgesehenen Schlitze dienen zur Aufnahme der während des Zentrifugierens sich aus der Flüssigkeit absetzenden festen Sedimente, und die vom zentralen Kern im Gehäuse ausgehenden Stabilisierungsrippen führen während des Zentrifugierens zu einer Stabilisierung des Flüssigkeitsstromes.A centrifuge rotor designed according to the invention thus contains a single large chamber in its interior, on the one hand by the wall sections on the inside of the housing wall and on the other hand by the These wall sections parallel outer surfaces of the core arranged inside the housing is limited. These Chamber holds in its interior the entire liquid to be centrifuged, so that there are no sealing problems in connection with preventing the overflow of liquid from one rotor chamber to another. The along the line of contact of the two ■ the wall sections on the inside of the housing wall provided slots are used to accommodate the settling out of the liquid during centrifugation solid sediments, and the stabilizing ribs extending from the central core in the housing guide during centrifugation to stabilize the flow of liquid.
Da die Kammer für die Aufnahme der zu zentrifugierenden Flüssigkeit sich auf einem Vollkreis von 36Ο0 rund um die Gehäuseachse erstreckt, wird auch das Flüssigkeitsvolumen, das innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes behandelt werden kann, erheblich größer, als dies mit Zentrifugenrotoren erreichbar ist, die voneinander getrennte Kammern für die Aufnahme der zu zentrifugierenden Flüssigkeit enthalten. Im Gesamtergebnis zeichnet sich daher ein erfindungsgemäß ausgebildeter Zentrifugenrotor sowohl durch die VermeidungSince the chamber for receiving the liquid to be centrifuged extends on a full circle of 36Ο 0 around the housing axis, the liquid volume that can be treated within a given period of time is also considerably larger than can be achieved with centrifuge rotors that are separated from each other Contain chambers for receiving the liquid to be centrifuged. In the overall result, a centrifuge rotor designed according to the invention is therefore distinguished by its avoidance
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jeglicher Abdichtungsschwierigkeiten als auch durch eine erheblich gesteigerte Kapazität für die zu zentrifugierende Flüssigkeit aus.any sealing difficulties as well as a considerably increased capacity for the centrifuged Liquid out.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wandabschnitte der Gehäusewandung und die Außenflächen des Kernes unter einem Winkel zwischen etwa 20° und etwa 30° gegen die vertikale Achse des Gehäuses radial nach außen geneigt. Die Wandabschnitte auf der Innenseite der Gehäusewandung treffen im übrigen bevorzugt längs der horizontalen Mittellinie des Gehäuses aufeinander. Pur die Schaffung der schrägen Wandabschnitte auf der Innenseite der Gehäusewandung kann in das Gehäuse ein Einsatz einschiebbar sein, der sich darin festlegen läßt. Von Vorteil ist es weiter, den Kern im Gehäuse lösbar zu befestigen, was Wartungs- und Reinigungsarbeiten im Zentrifugenrotor erleichtert.In a preferred embodiment of the invention, the wall sections of the housing wall and the Outer surfaces of the core at an angle between about 20 ° and about 30 ° with respect to the vertical axis of the housing inclined radially outward. The wall sections up the inside of the housing wall meet, moreover, preferably along the horizontal center line of the housing on each other. Purely the creation of the sloping wall sections on the inside of the housing wall can be used in the housing can be an insert which can be set therein. It is also an advantage to get to the core of the Housing to be releasably fastened, which facilitates maintenance and cleaning work in the centrifuge rotor.
Pur die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifugenrotor veranschaulicht ist; dabei zeigen in der Zei chnung:Purely the further explanation of the invention is now Reference is made to the drawing, in which a preferred exemplary embodiment for one designed according to the invention Centrifuge rotor is illustrated; show in the drawing:
Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifugenrotor entlang der Schnittlinie 1-1 in Fig. 2;1 shows a vertical axial section through a centrifuge rotor designed according to the invention along section line 1-1 in Fig. 2;
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Zentrifugenrotor von Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 und2 shows a horizontal section through the centrifuge rotor of Fig. 1 along section line 2-2 in Figs. 1 and
Fig. 3 einen weiteren Horizontalschnitt durch den Zentrifugenrotor von Fig. 1 entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 1.Fig. 3 shows a further horizontal section through the centrifuge rotor of Fig. 1 along the Section line 3-3 in FIG. 1.
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Der in der Zeichnung dargestellte Zentrifugenrotor besitzt ein äußeres Gehäuse 1, das aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3 zusammengesetzt ist, die sich beispielsweise durch eine Verschraubung oder sonst eine geeignete Verbindungsmethode miteinander vereinigen lassen, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.The centrifuge rotor shown in the drawing has an outer housing 1, which consists of an upper part 2 and a lower part 3 is composed, for example by a screw connection or otherwise allow a suitable connection method to be combined with one another, as indicated in FIG. 1.
In das Gehäuse 1 ist ein entfernbarer Einsatz 4 eingeschoben, der nach gegenseitiger Verbindung von Oberteil 2 und Unterteil 3 des Gehäuses fest in diesem gehalten ist. Der Einsatz 4 läßt auf der Innenseite der Gehäusewandung mehrere gegen die Vertikale geneigte Wandabschnitte 5 und 6 entstehen, von denen die im Oberteil 2 des Gehäuses 1 liegenden Wandabschnitte 5 von der Gehäuseoberseite aus und die im Unterteil 3 des Gehäuses liegenden Wandabschnitte 6 vom Gehäuseboden aus radial nach außen gerichtet sind. Die Wandabschnitte 5 und 6 treffen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils entlang einer horizontalen Mittellinie des Gehäuses 1 aufeinander, es sind jedoch grundsätzlich auch andere Bemessungsverhältnisse für diese Wandabschnitte 5 und 6 möglich, unter denen sie sich längs einer anderen, vertikal gesehen im Gehäuse zwischen dessen Oberseite und dessen Boden liegenden Linie treffen.A removable insert 4 is pushed into the housing 1, which after mutual connection of upper part 2 and lower part 3 of the housing is held firmly in this is. The insert 4 leaves several inclined to the vertical on the inside of the housing wall Wall sections 5 and 6 arise, of which the one in the upper part 2 of the housing 1 lying wall sections 5 from the top of the housing and in the lower part 3 of the housing lying wall sections 6 are directed radially outward from the housing base. The wall sections 5 and 6 meet in the illustrated embodiment, each along a horizontal center line of the housing 1 one on top of the other, but there are basically also other dimensioning ratios for these wall sections 5 and 6 possible, under which they are along another, seen vertically in the housing between its top and its Meet the line lying on the ground.
5 und 6 Die geneigten Wandabschnitte gönnen entweder eben oder5 and 6 The sloping wall sections are either flat or
konvex in Bezug auf die vertikale Achse des Gehäuses 1 ausgebildet sein, so daß sich an ihnen kein sich während des Zentrifugierens aus der zentrifugierten Flüssigkeit lösendes Feststoffmaterial absetzen kann. Der Einsatz 4 ist weiter mit einer Mehrzahl von Schlitzen 7 versehen, in denen sich dieses während des Zentrifugierens aus der Flüssigkeit abgeschiedene Feststoffmaterial ansammeln kann. Die Schlitze 7 sind mit gleichem gegenseitigem Abstandbe convex with respect to the vertical axis of the housing 1, so that there is no while centrifuging from the centrifuged liquid dissolving solid material can settle. The insert 4 is further provided with a plurality of slots 7, in which this solid material separated from the liquid during centrifugation can accumulate. The slots 7 are equidistant from one another
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rund um den vertikalen Mittelabschnitt des Gehäuses 1 verteilt und können die Wandstärke des Einsatzes 4 ganz oder auch nur teilweise durchsetzen. In beiden Fällen liegen sie jeweils zumindest angenähert auf der Höhe der Berührungslinie zwischen den Wandabschnitten 5 und 6.distributed around the vertical central section of the housing 1 and can adjust the wall thickness of the insert 4 entirely or only partially enforce it. In both cases they are at least approximately at the same level as Line of contact between wall sections 5 and 6.
Zentral im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Kern 8 angeordnet, der an seiner Außenseite parallel zur Innenseite des Gehäuses 1 verläuft. Bei dem dargestellten Beispiel gibt es daher eine obere Außenfläche 9 des Kernes 8, die parallel zum Wandabschnitt 5 im Oberteil 2 des Gehäuses 1 verläuft, und eine untere Außenfläche 10 des Kernes 8 erstreckt sich parallel zum Wandabschnitt 6 im Unterteil 3 des Gehäuses 1. Vom Kernß geht eine Mehrzahl von Stabilisierungsrippen 11 aus, die in radialer Richtung nach außen verlaufen und jeweils so am Kern 8 befestigt sind, daß sie ihre Lage relativ dazu während des Zentrifugierens beibehalten. Der Kern 8 kann am Unterteil 3 des Gehäuses 1 in beliebiger Weise befestigt sein, beispielsweise ist er bei dem dargestellten Beispiel auf einen Gewindezapfen 12 aufgeschraubt.Centrally in the interior of the housing 1 is a core 8, which is parallel to the inside on its outside of the housing 1 runs. In the example shown there is therefore an upper outer surface 9 of the core 8, the parallel to the wall section 5 in the upper part 2 of the housing 1 extends, and a lower outer surface 10 of the core 8 extends parallel to the wall section 6 in Lower part 3 of the housing 1. A plurality of stabilizing ribs 11 extend from the core, which extend in the radial direction extend outward and are each attached to the core 8 so that their position relative to it during centrifugation maintained. The core 8 can be attached to the lower part 3 of the housing 1 in any desired manner, for example it is screwed onto a threaded pin 12 in the example shown.
Die Wandabschnitte 5 und 6 des Gehäuses 1 und die Außenflächen 9 und 10 des Kernes 8 sind gegen die vertikale Achse des Gehäuses 1 unter einem Winkel *L* geneigt, der mindestens etwa 12 und höchstens etwa 45 beträgt und vorzugsweise zwischen etwa 20° und etwa 30° liegt. Das Unterteil 3 des Gehäuses 1 ist mit einem axialen Sockel 13 versehen, mit dessen Hilfe das Gehäuse 1 auf der Welle einer in der Zeichnung nicht dargestellten Zentrifuge befestigt werden kann. In seiner Oberseite enthält das Gehäuse 1 für das Einfüllen der zu zentrifugierenden Flüssigkeit eine zentrale öffnung, die durch eine aufsetzbare Kappe 14 dichtThe wall sections 5 and 6 of the housing 1 and the outer surfaces 9 and 10 of the core 8 are inclined relative to the vertical axis of the housing 1 at an angle * L * which is at least about 12 and at most about 45 and preferably between about 20 ° and about 30 °. The lower part 3 of the housing 1 is provided with an axial base 13, with the aid of which the housing 1 can be attached to the shaft of a centrifuge, not shown in the drawing. In its upper side, the housing 1 contains a central opening for filling in the liquid to be centrifuged, which is sealed by a cap 14 that can be attached
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verschließbar ist, die jeglichen Austritt von Flüssigkeit aus dem Gehäuse 1 während des Zentrifugierens verhindert.can be closed, which prevents any leakage of liquid from the housing 1 during centrifugation.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die radial am weitesten außenliegenden Grenzflächen der die zu zentrifugierende Flüssigkeit aufnehmenden Kammer im Gehäuse 1 durch einen einschiebbaren Einsatz 4 gebildet, stattdessen können aber auch die Innenseiten des Gehäuses entsprechend geformt sein. Außerdem ist es ohne weiteres möglich, das Gehäuse 1 so auszubilden, daß der Kern 8 ständig fest damit verbunden bleibt.In the illustrated embodiment, the radially outermost boundary surfaces are the to be centrifuged liquid receiving chamber in the housing 1 formed by a retractable insert 4, instead, however, the inside of the housing can also be shaped accordingly. Besides, it is straightforward possible to design the housing 1 so that the core 8 remains permanently connected to it.
Während des Zentrifugierens kommt es sowohl im oberen Abschnitt 15 als auch im unteren Abschnitt 16 der durch das Gehäuse 1 und den darin eingesetzten Kern 8 begrenzten Kammer zu FlUssigkeitskonvektion, da sich die schwereren Teilchen in der in dieser Kammer enthaltenen Flüssigkeit während desjZentrifugierens jeweils radial nach außen be- · wegen und die anfangs dort befindlichen leichteren Flüssigkeitsteilchen nach innen verdrängen. Diese FlUssigkeitskonvektion ergibt sich aus dem Umstand, daß die Abschnitte 15 und l6 der die Flüssigkeit aufnehmenden Kammer unter einem Winkel gegen die vertikale Achse des Gehäuses geneigt verlaufen. Liegt der Winkel für die Neigung dieser Abschnitte 15 und 16 gegen die Vertikale unter etwa 12°, so ist die erzielbare FlUssigkeitskonvektion unbedeutend, und der angestrebte Vorteil einer stärkeren Teilchentrennung geht verloren.During centrifugation, it comes through in both the upper section 15 and the lower section 16 of the the housing 1 and the core 8 inserted therein delimited the chamber for liquid convection, since the heavier Particles in the liquid contained in this chamber move radially outwards during centrifugation. because of and displace the lighter liquid particles initially located there inward. This liquid convection results from the fact that the sections 15 and 16 of the liquid receiving chamber are inclined at an angle to the vertical axis of the housing. Is the angle for the slope of this Sections 15 and 16 against the vertical below about 12 °, the achievable liquid convection is insignificant, and the desired benefit of greater particle separation is lost.
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