DE2612534C3 - Rotor für eine hochtourige Laborzentrifuge - Google Patents
Rotor für eine hochtourige LaborzentrifugeInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine hochtourige Laborzentrifuge, insbesondere Ultrazentrifuge, welche
eine an ihrem oberen Ende mit dem Rotor zu dessen Drehantrieb und stehender Lagerung gekuppelte
vertikale Antriebswelle aufweist, wobei an der Unterseite des Rotors ein gesondertes Nabenteil über Bolzen
befestigt ist, welches eine Mittelöffnung zur Aufnahme der Antriebswelle aufweist.
Ein Rotor dieser Art mit einem an seiner Unterseite befestigten gesonderten Nabenteil zur Antriebsverbin- f>5
dung mit dem oberen Ende einer aufrechtstehenden Antriebswelle, ist beispielsweise aus der US-Patentschrift
28 83 103 bekannt. Bei der bekannten Anordnung ist das Nabenaggregat aus zwei konzentrischen
miteinander durch axiale Bolzen formschlüssig verbundenen Nabenteilen zusammengesetzt, und das Innere,
die eigentliche Nabenöffnung zur Aufnahme der Antriebswelle bildende Teil ist mit der Antriebswelle
durch einen Querbolzep ebenfalls formschlüssig verbunden. Insgesamt besteht bei dieser bekannten Anordnung
somit eine formschlüssige Verbindung zwischen Rotor und Nabenaggregat einerseits und Nabenaggregat und
Antriebswelle andererseits.
Ultrazentrifugen sind im allgemeinen für Laborzwekke bestimmt, wobei der Rotorantrieb so ausgebildet ist,
daß für den Benutzer eine beliebige von vielen möglichen Drehzahlen zur Verfügung steht Gewöhnlich
werden mehrere Rotoren unterschiedlicher Größen und Typen für verschiedene Arten der auszuführenden
Arbeiten und unterschiedliche Drehzahlen geliefert So kann beispielsweise ein Rotor für eine bestimmte Art
Trennarbeit vorgesehen und für Drehzahlen bis zu 20 000 UpM ausgelegt sein, ein anderer für höhere
Drehzahlen bis beispielsweise 40 000 UpM und ein weiterer bis 50 000 UpM. Dabei besteht stets die
Möglichkeit, daß ein Benutzer für eine im Hinblick auf die Zentrifuge gewählte Drehzahl einen falschen Rotor
auswählt, mit der Folge, daß die Sicherheitsdrehzahl des speziellen Rotors überschritten wird.
Wegen der hohen für Ultrazentrifugenanlagen angewandten Drehzahlen ist es nicht möglich, sämtliche
mit der betreffenden Zentrifuge zu verwendenden Rotoren mit einem so hohen Sicherheitsfaktor auszulegen,
wie man dies normalerweise nach üblicher guter Konstruktionspraxis tun würde; es sind daher besondere
Schutzmaßnahmen gegen übermäßige Drehzahlen erforderlich. Eine übermäßige Drehzahl kann dazu
führen, daß der Rotor in eine Vielzahl von Bruchstücken zerbirst oder »explodiert«, wobei es im Fall extrem
hoher Rotationskräfte möglich ist, daß einige dieser Bruchteile nicht in dem Zentrifugengehäuse zurückgehalten
werden und Bedienungspersonal verletzen oder in der Laborumgebung erheblichen Schaden verursachen.
Es ist daher erwünscht, den Rotor am Erreichen einer derartigen Drehzahl zu hindern, bei welcher
derartige hohe Rotationsenergien auftreten.
In den meisten Fällen ist eine elektronische oder elektromechanische Überdrehzahl-Kontrollvorrichtung
als Teil der Zentrifuge oder des Rotors vorgesehen, die normalerweise verhindert, daß ein bestimmter Rotor
die Drehzahl, für die er maximal ausgelegt ist, überschreitet. Beispiele derartiger Sicherheitsvorrichtungen
sind beispielsweise in den US-Patentschriften 26 66 572 und 31 01 322 beschrieben. Es muß jedoch
stets mit der Möglichkeit gerechnet werden, daß die elektronische, elektromechanische oder rein mechanische
Überdrehzahl-Kontrolle infolge einer Störung nicht richtig funktioniert und der Rotor daher bis zu
einer Überdrehzahl angetrieben wird.
Bei der bekannten Vorrichtung nach der eingangs genannten US-Patentschrift 28 83 103 mit der kraftschlüssigen
Verbindung zwischen Rotornabe und Antriebswelle besteht — über eine eventuelle vorgesehene
übliche elektronische, elektromechanische oder rein mechanische Überdrehzahlkontrolle hinaus, keinerlei
zusätzliche Überdrehzahl-Sicherung gegen das Auftreten einer Rotorexplosions- bzw. -berstsituation,
die zu vollständiger Zerstörung der Zentrifuge und möglicherweise schwerwiegender Gefährdung des
Bedienungspersonals führen kann.
Die DDR-Patentschrift 62 259 befaßt sich zwar, für
den Fall eines Zentrifugenrotors mit großem Fassungsvermögen, mit dem ProDlem der Rotorexplosion und
der dadurch bedingten erheblichen Sach- und Personengefährdung; als Berstschutz ist bei dieser bekannten
Anordnung vorgesehen, daß der Zentrifugenrotor aus mehreren Teilscheiben zusammengesetzt ist, die durch
Schrauben miteinander verbunden find, wobei die Auslegung so getroffen werden soll, daß aufgrund der
unterschiedlichen Durchmesser der Scheiben immer nur eine Scheibe bei einem eventuellen Rotorbersten zu
Bruch gehen kann, und somit nur eine relativ geringere
Rotationsenergie explosionsartig frei wird, während die übrigen Scheiben weiter rotieren und erst nach längerer
Zeit zur Ruhe kommen. Ein derartiger, eine (Teil-)Zerstörung des Rotors in Kauf nehmender Berstschutz ist
freilich wenig befriedigend.
Der Erfindung liegt demgegenüber als Aufgabe die Schaffung einer, über eine eventuell vorgesehene
normale Oberdrehzahlsicherung hinausgehenden, zusätzlichen Überdrehzahlsicherung zugrunue, die dafür
sorgt, daß Überdrehzahlen, die zu einer Explosionssituation führen können, überhaupt nicht auftreten können,
derart, daß eine zur Totalzerstörung der Anlage führende und ein Sicherheitsrisiko für das Bedienungspersonal
darstellenden Rotorexplosion zuverlässig vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen Nabenteil und Antriebswelle
kraftschlüssig ist, und daß das Nabenteil auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Mittelöffnung mit
äußeren schweren Nabenabschnitten ausgebildet ist, welche durch dünne Stegteile miteinander verbunden
sind, wobei die Masse der schweren Abschnitte und der Querschnitt der Stegteile so aufeinander abgestimmt
sind, daß die Stegteile bei einer vorgegebenen Rotordrehzahl unterhalb der Berstdrehzahl des Rotors
brechen, so daß die Antriebsverbindung zwischen Antriebswelle und Rotor aufgehoben wird.
Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird somit eine zusätzliche Überdrehzahl-Sicherungsvorrichtung
für eine Zentrifuge in Form eines den Rotor auf der Antriebswelle tragenden Nabenteils geschaffen, wobei
durch eine besondere Ausbildung des Nabenteils gewährleistet wird, daß die Nabe sich von der
Antriebswelle löst, sobald die Antriebswelle eine vorgegebene Drehzahl überschreitet, derart, daß der
Drehantrieb und die Lagerung des Rotors aufgehoben werden. Durch die Erfindung wird somit gewährleistet,
daß der Rotor sich von der vertikalen Antriebswelle löst, bevor eine Drehzahl erreicht wird, bei welcher es
zu einer Rotor-»Explosion« kommen könnte. Die erfindungsgemäße Sicherung spricht dabei auf die
Größe der auf die Antriebsnabe ausgeübten Zentrifugalkraft an, sobald der Rotor eine vorgegebene
Drehzahl erreicht.
Aus der schweizerischen Patentschrift 3 30 055 ist, im Rahmen eines Haushaltsmixgerätes, eine auf formschlüssigem
Eingriff zwischen Mixerrotornabe und Antriebswelle beruhende Steckkupplung in Form eines
mit einer Sollbruchstelle ausgebildeten Kunststoffpreßteils bekannt; diese Wellenkupplung mit Sollbruchstelle
spricht einfach auf Schlag bzw. Bruch durch Überlast an, die Zentrifugalkraft spielt für die Wirkungsweise dieser
bekannten Rotorkupplung keine Rolle. Aus der französischen Patentschrift 13 47 634 ist eine Sicherheits-Wellenkupplung
für Rotationsantriebe bekannt, bei welcher ein an der einen Welle in Radialrichtung
unter Zentrifugalkraftwirkung auswärts verschiebliches Organ bei Erreichen einer kritischen Drehzahl gegen
einen stationären Anschlag zur Anlage kommt, über welchen eine Entkupplung der beiden Wellen bewirkt
wird. Eine unter extremen Überdrehzahlen in vorgegebener Weise unbedingt zuverlässig auf die drehzahlabhängigen
Zentrifugalkräfte unter Bruch eines Nabenteils ansprechende Überdrehzahlsicherung für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung ist aus keiner dieser bekannten Vorrichtungen zu entnehmen.
Nach besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Bohrungen zur
Aufnahme der Bolzen in den schweren Nabenabschnitten vorgesehen sind, und daß die Bolzenverbindung ein
das Auseinanderrücken der Nabenteilbruchstücke erlaubendes Spiel aufweist; und daß das Spiel durch auf
der dem Rotor zugewandten Seite des Nabenteils nur über einen Teil der Nabenhöhe vorgesehene, radial
einwärts gerichtete Ausfräsungen der Bohrungen gebildet wird. Durch diese einfache Maßnahme wird ein
besonders schonendes und zugleich zuverlässiges Ansprechen der erfindungsgemäßen Überdrehzahlsicherung
gewährleistet
Nach einer speziellen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß das Nabenteil kreiszylindrisch ausgebildet
ist, und daß die dünnen Stegteile durch schlitzförmige Ausnehmungen diametral vom Nabenumfang her
erzeugt sind. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Nabenteil als längliches Teil mit einer längeren
Abmessung in der einen Richtung und einer kleineren Abmessung in der dazu senkrechten Richtung ausgebildet
ist, wobei die Mittelöffnung zusammen mit den langen Seitenflächen des Nabenteils die dünnen
Stegteile begrenzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in vertikaler Schnittansicht einen Rotor mit einem Teil des Antriebsaggregats der Zentrifuge, zur
Veranschaulichung der Befestigung des Rotors an der Nabe,
Fig. 2 in Draufsicht das Nabenteil mit Bückrichtung
gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht des Nabenteils aus Fig. 2
im Schnitt längs der Linie 3-3,
Fig.4 in Draufsicht eine andere Ausführungsform des Nabenteils,
F i g. 5 eine Schnittansicht des Nabenteils aus F i g. 4.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Zentrifugenrotor IO mit einer Reihe von zur Aufnahme
von Proben vorgesehenen Ausnehmungen bzw. Bohrungen 11 auf. In einem Achslager 13 ist eine vertikal
verlaufende Antriebswelle 12 zum Antrieb durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor über ein (nicht
dargestelltes) Getriebe gelagert. Der Rotor ist normalerweise in einer Kammer 15 eingeschlossen, die in
geeigneter Weise vakuumdicht verschlossen sein kann und die gegebenenfalls zur Aufrechterhaltung einer
vorgegebenen Innentemperatur gekühlt werden kann. Der (nicht dargestellte) Deckel der Kammer ist
abnehmbar, um den Rotor zugänglich zu machen.
Der Boden 18 der Kammer ist an einer Halterungsplatte 19 befestigt, die gegebenenfalls auch als
Vakuumkammer dienen kann. Eine Beilagscheibe in Form eines Kragens 20 hält die Unterseite bzw. den
Boden 18 der Kammer 15 in Abstand über der Platte 19. Zwischen der Platte 19 und dem Achslager 13 erstreckt
sich eine Vakuumdichtung 8 aus Gummi oder dergleichen; die Dichtung 8 wird durch eine Druckfeder
9 ausgezogen gehalten, derart, daß ihre Stirnflächen in Dichtungseingriff gegen die damit zusammenwirkenden
Metallflächen anliegen.
Der Rotor 10 ist mit einem Deckel 21 versehen, der eine Mittelöffnung aufweist und über einem an dem
Rotor vorgesehenen, sich längs der Rotationsachse des Rotors nach * hen erstreckenden Mittelzapfen 23
aufgeschoben werden kann. Der Deckel wird in seiner Lage über den die Probenbehälter aufnehmenden
Bohrungen 11 gehalten und schließt bündig mit der äußeren Randbegrenzung des Rotors in diesen Bereichen.
Der Deckel 21 ist auf dem Rotor mittels der Deckelöffnung 22 und einer Befestigungsmutter 26
gehaltert, welche von oben her aufgeschraubt wird, derart, daß die Unterseite 28 der Haltemutter gegen die
Oberseite des Deckeis 2! zur Anlage kommt und diesen abwärts gegen den Rotor drückt.
In Fig. 1 ist der Rotor 10 mit dem Ende der ihn tragenden Welle 12 über ein Nabenteil 14 verbunden,
das das obere Ende der Antriebswelle 12 aufnimmt. Die Antriebswelle 12 und eine mit dieser zusammenwirkende
öffnung 16 des Nabenteils bewirken durch ihren gegenseitigen Reibungsschluß den Drehantrieb für den
Rotor.
In den Fig. 2 und 3 ist das Nabenteil 14 ein zylindrischer Körper, der an bezüglich der Welle
aufnehmenden Mittelöffnung 16 gegenüberliegenden Seiten mit Ausnehmungen 32 und 32a in Form von
Schlitzen versehen ist, welche den Zylinderkörper in einander gegenüberliegende, halbkreisförmige massivere
Nabenabschnitte 31 und 31a unterteilen. Diese massiven Abschnitte 31 und 31a sind miteinander über
Stegteile 33 bzw. 33a zwischen den Ausnehmungen 32 und 32a und der Öffnung 16 verbunden. Gemäß der
bevorzugten Ausführungsform ist das Nabenteil 14 an der Unterseite des Rotors 10 mittels Bolzen 34 befestigt,
welche sich durch Bohrungen 36 in den massiveren oder größeren Abschnitten 31 und 31a des Nabenteils
erstrecken. Die Bolzen 34 sind mit Gewindeöffnungen 37 im Boden des Rotors verschraubt.
Die Stegteile 33 und 33a sind konstruktiv bezüglich der Größenabmessungen und des Gewichts der
massiveren Abschnitte 31 bzw. 31a des Nabenteils so ausgebildet, daß die Stegteile 33 bzw. 33a durch die bei
Erreichen einer vorgegebenen Rotordrehzahl auftretenden Kräfte bzw. Spannungen brechen. Falls beispielsweise
der Rotor für eine Drehzahl von 50 000 UpM ausgelegt ist und er beispielsweise bei
70 000 UpM explodieren würde, so wird das Nabenteil konstruktiv so ausgelegt daß die von den massiveren
Abschnitten 31 bzw. 31a infolge ihrer Drehung ausgeübte Zentrifugalkraft bei beispielsweise 55 000
oder 60 000 UpM ausreicht, um die dünnen Stegteile 33 bzw. 33a zu Bruch gehen zu lassen. Sobald die dünnen
Stegteile reißen bzw. brechen, entfernen sich die massiven Teile 31 und 31a des Nabenteils in Richtung
von der Mittelöffnung 16 weg und lösen sich damit praktisch von der Weile 12. Somit besteht kein
Reibungseingriff mehr zwischen der Nabe und der Welle, so daß auch keine Antriebskraft mehr durch das
Zusammenwirken der Nabe und der Welle aufgebracht wird. Die Nabe löst sich von der Welle, wodurch der
Rotor seiner Lagerung und Halterung beraubt wird. Der Rotor löst sich dabei auch vollständig von der
Antriebswelle. Dies tritt bei einer Drehzahl ein, die
unterhalb der Drehzahl liegt bei welcher der Rotor »explodieren« würde; der Rotor fliegt somit zwar vom
Ende der Antriebswelle weg und schlägt in der Kammer
umher, jedoch wird er ohne zu Bruch zu gehen in der Kammer festgehalten und ohne daß Bruchstücke aus
der Kammer und dem Gehäuse austreten könnten, wo sie ansonsten möglicherweise zu Verletzungen des
Bedienungspersonals führen könnten.
Da die Nabe gemäß der bevorzugten Ausführungsform mittels der durch die Bohrungen 36 in dem
Nabenteil verlaufenden Bolzen 34 befestigt ist, müssen Mittel vorgesehen werden, um zu verhindern, daß diese
ίο Bolzen die massiven, schwereren Teile der Nabe in ihrer
Lage um die Antriebswelle herum festhalten, sobald die durch die Rotordrehung erzeugten Kräfte genügend
groß sind, um die dünnen Stegteile 33 bzw. 33a zu Bruch gehen zu lassen. Zur Verringerung der Kraft, die
erforderlich ist, um diese Begrenzungswirkung der Bolzen 34 auf die schwereren Teile des Nabenteils zu
überwinden, sind die öffnungen 36 mit einem Spiel 36£>
versehen. Dabei liegt die Innenseitenwandung der Bohrung 36 nicht direkt gegen den Bolzen 34 an, solange
die Nabe an dem Rotor befestigt ist. Somit gestattet der Abstand zwischen dem Bolzen und der Innenwandung
der Ausfräsung 36a ein gewisses Spiel für die massiven, schwereren Abschnitte 31, 31a des Nabenteils, sobald
die dünnen Stegabschnitte des Nabenteils gebrochen sind. Nachdem die massiveren, schwereren Abschnitte
31 und 31a sich etwas in Richtung auf die Bolzen 34 verschoben haben, werden die Kräfte so groß, daß die
Bolzen sich verbiegen und entweder abgeschert oder aus dem Rotor herausgezogen werden. Falls die
3d Bohrung 36 mit ihrem Rand unmittelbar an dem Bolzen 34 anlage, so müßten die massiveren, schwereren
Abschnitte 31 und 31a die Bolzen an einer Stelle benachbart der Verbindung zwischen dem Rotor und
dem Nabenteil abscheren. Zwar ist es möglich, die zum Brechen der Bolzen erforderlichen Scherkräfte zu
berechnen, jedoch würde dies einen weiteren Fehlerfaktor in die Sicherheitsvorrichtung einführen und notwendigerweise
den Drehzahlbereich, über welchen hin die Sicherheitsvorrichtung ausgelöst würde, verbreitern.
Für eine zu Testzwecken untersuchte Ausführungsform der Erfindung wurde ein Nabenteil der in der
Zeichnung dargestellten Form und Konstruktion aus Aluminium mit einem Durchmesser von etwa 10,15 cm
und einer Dicke von etwa 3,5 cm verwendet. Die in dem
Nabenteil vorgesehenen Schlitze ergaben eine Stegdikke von durchschnittlich 032 cm für die angegebene
Materialstärke. Das Nabenteil war am Boden eines Aluminiumrotors mit einer Drehzahlauslegung für
25 000 UpM befestigt der bei 45 000 UpM oder darüber zum Bersten oder Explodieren neigen würde. Das
Nabenteil war so konstruiert, daß es zwischen 32 000 und 38 000UpM zu Bruch geht falls sämtliche
anderweitigen Drehzahikontroiien und -regeiungen der
Zentrifuge versagen sollten. Bei der getesteten Ausführungsform wurden die Sicherheitskontrollen der Zentrifuge
vorsätzlich umgangen bzw. kurzgeschlossen und maß ließ die Rotordrehzahl allmählich über den Wert,
für den der Rotor ausgelegt war, hinaus ansteigen. Sobald der Rotor eine Drehzahl von etwa 36 000 UpM
erreichte, brachen die Stegteile des Nabenteils und dieses löste sich sogleich von der Antriebswelle. Der
Rotor sprang damit von der Antriebswelle ab und schlug in der Kammer umher, wobei er in der Kammer
erheblichen Schaden anrichtete, jedoch vollständig in der Kammer eingeschlossen blieb. Wenn der Rotor sich
bei hoher Drehzahl von der Antriebswelle löst besitzt er eine hohe Energie, die nur allmählich abgeführt wird.
Hierdurch wird zweifellos das Innere der Kammer und
die Antriebswelle beschädigt, jedoch wird (selbst wenn der Rotor brechen sollte) keine Drehzahl erreichi, bei
welcher der Einschluß in der Rotorkammer oder wenigstens innerhalb der Vakuumkammer des Gehäuses
nicht mehr gewährleistet wäre.
In den Fig.4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, bei welcher das mit 14a bezeichnete Nabenteil ein länglicher Körper mit einer
größeren Länge als Breite ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die zur Aufnahme der
Antriebswelle 12 vorgesehene Mittenöffnung 16 etwas kleiner als die Gesamtbreite des Nabenteils 14a;
hierdurch werden Stegteile 41 und 41a gebildet, über welche die massiveren, schwereren Nabenabschnitte 42
und 42a miteinander verbunden sind. Das Nabenteil 14a ist an dem Rotor 10 in ähnlicher Weise befestigt wie
oben für das Nabenteil 14 beschrieben. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform verlaufen die
Bolzen 34 durch Bohrungen 36, welche mit einem Versenkabschnitt ausgebildet sind, der einen Spiel 36b
zwischen der Seite des Bolzens 34 und der Innenwandung der Ausfräsung 36a gewährleistet, wodurch die zur
Brechung des Bolzens erforderliche Scherkraft verrin-
gert wird. Das Nabenieil 14a ist so konstruiert, daß die
Stegteile 41 und 41a bei einer vorgegebenen Drehzahl des Rotors, wie beispielsweise 60 000 UpM, brechen,
falls beispielsweise der Rotor für eine Drehzahl von 50 000UpM ausgelegt war und beispielsweise bei
70 000 UpM »explodieren« könnte. Diese Bruchgeschwindigkeit ist selbstverständlich so gewählt, daß sie
der jeweilige spezielle Rotor, an welchem die Nabe befestigt ist, auszuhalten vermag. Sobald die vorgegebene
Bruchdrehzahl erreicht wird, werden die auf die massiveren Endteile 42 und 42a wirkenden Zentrifugalkräfte
so groß, daß die Stegteile 41 und 41a nachgeben und die Nabenabschnitte 42 bzw. 42a sich aus ihrer
Stellung um die Wellenöffnung herum entfernen, derart, daß der Rotor nicht mehr gelagert und gehalten ist und
keine Antriebskraft mehr auf ihn ausgeübt wird. Man erkennt, daß die Bruch-Drehzahl in einfacher Weise
durch entsprechende Wahl der Dicke der dünnen Stegteile 41 und 41a im Verhältnis zum Gewicht der
Nabenabschnitte 42 und 42a einstellbar ist und daß somit auf diese Weise das Nabenteil für einen weiten
Bereich von Bruch-Drehzahlen ausgelegt werden kann.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Rotor für eine hochtourige Laborzentrifuge, insbesondere Ultrazentrifuge, welche eine an ihrem
oberen Ende mit dem Rotor zu dessen Drehantrieb und stehender Lagerung gekuppelte vertikale
Antriebswelle aufweist, wobei an der Unterseile des Rotors ein gesondertes Nabenteil über Bolzen
befestigt ist, welches eine Mittelöffnung zur Aufnahme der Antriebswelle aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Nabenteil (14; t4a) und Antriebswelle (12)
kraftschlüssig ist, und daß das Nabenteil auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Mittelöffnung
(16) mit äußeren schweren Nabenabschnitten (31,31a; 42,42a) ausgebildet ist, welche durch dünne
Stegteile (33, 33a; 41, 4Ia^ miteinander verbunden
sind, wobei die Masse der schweren Abschnitte und der Querschnitt der Stegteile so aufeinander
abgestimmt sind, daß die Stegteile bei einer vorgegebenen Rotordrehzahl unterhalb der Berstdrehzahl
des Rotors (10) brechen, so daß die Antriebsverbindung zwischen Antriebswelle und
Rotor aufgehoben wird.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (36) zur Aufnahme der
Bolzen (34) in den schweren Nabenabschnitten (31, 31a; 42, 42a^ vorgesehen sind und daß die
Bolzenverbindung ein das Auseinanderrücken der Nabenteilbruchstücke erlaubendes Spiel {36b) aufweist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel (36i;durch auf der dem Rotor (10)
zugewandten Seite des Nabenteils (14,14a,} nur über
einen Teil der Nabenhöhe vorgesehene, radial einwärts gerichtete Ausfräsungen {36a) der Bohrungen
gebildet wird.
4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dr.ß das Nabenteil (14)
kreiszylindrisch ausgebildet ist und daß die dünnen ίο
Stegteile (33,33a^ durch schlitzförmige Ausnehmungen
(32, 32a) diametral vom Nabenumfang her erzeugt sind.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (14ajals «
längliches Teil mit einer längeren Abmessung in der einen Richtung und einer kleineren Abmessung in
der dazu senkrechten Richtung ausgebildet ist, wobei die Mittelöffnung (16, Fig.4) zusammen mit
den langen Seitenflächen des Nabenteils die dünnen Stegteile (41,41a,) begrenzt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/566,251 US3990633A (en) | 1975-04-09 | 1975-04-09 | Centrifuge apparatus |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2612534A1 DE2612534A1 (de) | 1976-10-21 |
DE2612534B2 DE2612534B2 (de) | 1981-04-02 |
DE2612534C3 true DE2612534C3 (de) | 1981-11-05 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2612534A Expired DE2612534C3 (de) | 1975-04-09 | 1976-03-24 | Rotor für eine hochtourige Laborzentrifuge |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3990633A (de) |
CA (1) | CA1051846A (de) |
DE (1) | DE2612534C3 (de) |
FR (1) | FR2306747A1 (de) |
GB (1) | GB1480573A (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2640989C2 (de) * | 1976-09-11 | 1978-08-10 | Atec Weiss Kg, 4044 Kaarst | Kupplung mit Überlastsicherung |
NL7701012A (nl) * | 1977-02-01 | 1978-08-03 | Lely Nv C Van Der | Aandrijfas. |
US4412830A (en) * | 1982-06-24 | 1983-11-01 | Beckman Instruments, Inc. | Cover for centrifuge rotor |
EP0114835B1 (de) * | 1982-07-26 | 1986-09-10 | Beckman Instruments, Inc. | Ultrazentrifugenrotor mit wegbrechbarer grundfläche |
DE3607505C1 (de) * | 1986-03-07 | 1987-05-14 | Heraeus Separationstechnik Gmb | Zentrifuge |
US4693702A (en) * | 1986-08-04 | 1987-09-15 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Rotor having frangible projections thereon |
US4753631A (en) * | 1986-11-03 | 1988-06-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Speed limiting arrangement for a centrifuge rotor having an axial mounting bolt |
US4753630A (en) * | 1986-11-03 | 1988-06-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Speed limiting arrangement for a centrifuge rotor mounted from the undersurface thereof |
US4890947A (en) * | 1988-10-26 | 1990-01-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Mounting adapter having locking taper removal arrangement |
US5235864A (en) * | 1990-12-21 | 1993-08-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Centrifuge rotor identification system based on rotor velocity |
US5279538A (en) * | 1991-11-18 | 1994-01-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Centrifuge rotor having a predetermined region of failure |
US5562554A (en) * | 1992-10-09 | 1996-10-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Centrifuge rotor having a fused web |
US5538492A (en) * | 1995-09-13 | 1996-07-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Centrifuge bowl having a line of weakness therein |
US6063017A (en) * | 1997-04-10 | 2000-05-16 | Sorvall Products, L.P. | Method and apparatus capable of preventing vertical forces during rotor failure |
US5791789A (en) * | 1997-04-24 | 1998-08-11 | United Technologies Corporation | Rotor support for a turbine engine |
US6149570A (en) * | 1999-02-23 | 2000-11-21 | Beckman Coulter, Inc. | Self-retaining rotor lid |
WO2012139125A2 (en) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | Life Technologies Corporation | System and methods for making and processing emulsions |
US9121047B2 (en) | 2011-04-07 | 2015-09-01 | Life Technologies Corporation | System and methods for making and processing emulsions |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1142916A (en) * | 1914-06-02 | 1915-06-15 | John L Scott | Propeller. |
US2666572A (en) * | 1950-05-09 | 1954-01-19 | Specialized Instr Corp | Centrifuge apparatus |
US2883103A (en) * | 1953-03-09 | 1959-04-21 | Technicon International Ltd | Centrifuge apparatus and method |
CH330055A (de) * | 1954-09-25 | 1958-05-31 | Bosch Gmbh Robert | Steckkupplung für Haushaltküchenmaschinen |
US3097824A (en) * | 1958-11-26 | 1963-07-16 | Bendix Corp | Turbine, wheel containment |
US3101322A (en) * | 1960-08-03 | 1963-08-20 | Beckman Instruments Inc | Centrifuge apparatus |
FR1347634A (fr) * | 1963-02-20 | 1963-12-27 | Power Jets Res & Dev Ltd | Dispositif de sécurité pour machines rotatives et analogues |
US3819111A (en) * | 1973-04-09 | 1974-06-25 | Sorvall Inc Ivan | Centrifuge rotor cover |
-
1975
- 1975-04-09 US US05/566,251 patent/US3990633A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-03-10 CA CA247,564A patent/CA1051846A/en not_active Expired
- 1976-03-16 GB GB10373/76A patent/GB1480573A/en not_active Expired
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- 1976-04-08 FR FR7610334A patent/FR2306747A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1051846A (en) | 1979-04-03 |
DE2612534A1 (de) | 1976-10-21 |
FR2306747A1 (fr) | 1976-11-05 |
DE2612534B2 (de) | 1981-04-02 |
US3990633A (en) | 1976-11-09 |
FR2306747B1 (de) | 1978-11-17 |
GB1480573A (en) | 1977-07-20 |
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