DE2702268C3

DE2702268C3 - Zentrifugenrotor

Info

Publication number: DE2702268C3
Application number: DE2702268A
Authority: DE
Inventors: Herschel Eugene Santa Clara Calif. Wright (V.St.A.)
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1976-01-28
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1979-11-22
Also published as: DE2702268A1; JPS5713180Y2; US4010890A; GB1514141A; FR2339436B1; FR2339436A1; DE2702268B2; CA1063989A; JPS52100276U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor einer Schwenkbecher-Zentrifuge mit einem um eine Drehachse drehbaren Gehängekreuz und einer mit dem Gehängekreuz zur gemeinsamen Drehung verbundenen, das Gehängekreuz umschließenden Gehäuseumhüllung, welche einen mit der Unterseite des Gehängekreuzes verbundenen, sich unter dem Gehängekreuz und um dessen Seiten erstreckenden und in einem nach oben gerichteten kreisförmigen Kragen endenden Windkessel sowie einen über dem Gehängekreuz anbringbaren Deckel aufweist, welcher in einem abwärts gerichteten kreisförmigen Kragen in seitlich flächiger Anlageberührung mit dem Kragen des Windkessels endet, sowie mit einem sich vom Gehängekreuz koaxial zur Rotordrehachse nach oben erstreckenden Bolzen und einer Mittelöffnung im Deckel zur Aufnahme des Bolzens.

Ein Zentrifugenrotor der eingangs genannten Art ist aus der GB-PS 7 37 761 bereits bekannt Der mit d«m Gehängekreuz verbundene Bolzen ist als Schraubbolzen ausgebildet und dient in Verbindung mit einem entsprechenden Gewinde in der Mittelöffnung des Deckels zur Befestigung des Deckels auf dsm Zentrifugenrotor.

Aus der GB-PS 6 70 668 ist ein Zentrifugenrotor ;uir Aufnahme von Schwenkbechern bekannt mit einem in einem nach obengerichteten Kragen endenden Windkessel und einem Deckel, welcher in einem nach umen gerichteten Kragen in seitlich flächiger Anlageberijhrung mit dem Kragen des Windkessels endet.

Bei diesen bekannten Zentrifugenrotoren ist das Aufsetzen und Abheben der Deckel relativ umständlich, da dabei die mechanische Verbindung zwischen beiden Teilen z. B, die Gewindeverbindung zwischen Schraubbolzen und Deckel oder die Verbindung der beiden Kragen gelöst bzw. hergestellt werden muß.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß im Windkessel ein Unterdruck herrscht, der den Deckel halten kann, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion der Deckelbefestigung zu vereinfachen und derart zu gestalten, daß auch das öffnen und Schließen des Zentrifugenrotors weitgehend vereinfacht und erleichtert wird und der zum Abheben und Wtederaufsetzen des Deckels erforderliche Zeitaufwand weitgehend verringert wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Rotor einer Schwenkbecher-Zentrifuge der eingangs genannten Art dadurch, daß erfindungsgemäß der Bolzen glatt-zylindrisch ausgebildet ist und im gleitenden Eingriff mit der Mittelöffnung des Deckels steht

Zwischen dem Deckel und dem übrigen Teil des Zentrifugenrotors ist keinerlei weitere mechanischformschlüssige Verbindung vorgesehen.

Der Deckel kann in einfacher Weise vom Rotor abgenommen und widder auf ihn aufgesetzt werden, wodurch sich der zum Abnehmen und Wiederaufsetzen des Deckels erforderliche Zeitaufwand weitgehend

^J0 verringert Im Betriebszustand des Rotors wird der Deckel von der durch einen sich von selbst innerhalb des Zentrifugenrotors unter dem Deckel ausbildenden Unterdruck erzeugten Kraft in Berührungsanlage mit dem Windkessel gehalten. Bei Abnahme der Zentrifu-

'' gendrehzahl gegen Null verringert sich auch dieser Unterdruck, wodurch in einfacher Weise die Abnahme des Deckels ermöglicht wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser

zeigt

F i g. I in perspektivischer Ansicht eine Zentrifuge mit einem Zentrifugenrotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.2 eine vergrößerte Schnittansicht im Schnitt

*' längs der Linie 2-2 in F i g. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 10 bezeichnete Zentrifuge weist in herkömmlicher Weise ein Gehäuse 11 auf, das eine durch die offene Oberseite zugängliche Kammer 12 bildet. Vom Boden der

^w Kammer ragt eine Antriebswelle 13 nach oben. Mit ihrem unteren Ende erstreckt sich die Antriebswelle 13 in das Gehäuse 11 zur Verbindung mit einer (nicht dargestellten) Antriebsquelle. Die Zentrifuge 10 weist ferner auch eine (nicht dargestellte) abnehmbare

''' Abdeckung zum Verschluß der Kammer 12 im Betrieb der Zentrifuge 10 auf. Zu diesem Zweck kann an der Oberseite des Gehäuses 11 eine die Kammer 12 umgebende kreisförmige Dichtung 14 vorgesehen sein, auf welcher diese Abdeckung aufruht. Die Abdeckung kann in bekannter Weise entweder abnehmbar oder gegebenenfalls schwenkbar mit dem Gehäuse 11 verbunden sein.

Innerhalb der Kammer 12 ist der als Ganzes mit 20 bezeichnete eigentliche Zentrifugenrotor angeordnet.

^h"' Der Rotor 20 kann von beliebiger herkömmlicher Art sein; im Ausführungsbeispiel weist er ein Gehängekreuz 21 auf, das mit einer Mittelöffnung 22 zur drehbaren Lagerung des Rotors 20 auf der Antriebswelle 13 zur

Drehung des Gehängekreuzes 21 um seine Rotationsachse versehen ist Der Rotor 20 ist mit mehreren gleichartigen, in Abständen voneinander angeordneten Halterungsarmen 23 versehen, die einstückig mit dem Gehängekreuz 21 ausgebildet sind und sich von der Drehachse des Rotors 20 radial auswärts erstrecken. Durch das äußere Ende der Tragarme 23 erstreckt sich jeweils ein Schwenkzapfen 24, und zwar jeweils von dem Ende des Tragarms 23 in Richtung auf und koaxial mit dem sich auswärts erstreckenden Ende der Zapfen von benachbarten Tragarmen 23, derart daß auf diese Weise Schwenklager zur Halterung von als Ganzes mit 25 bezeichneten Schwenkbechern gebildet werden. In bekannter Weise werden unter dem Einfluß der dem Rotor erteilten Drehgeschwindigkeit die Schwenkbe- ^|5 eher 25 um ihre Schwenkzapfen 24 in eine horizontale Lage verschwenkt zum Beispiel zur Sedimentationsbehandlung der in den Schwenkbechern 25 enthaltenen Proben.

Das Gehängekreuz 21, die Tragarme 23 und die » Schwenkbecher 25 sind in einer als Ganzes mit 30 bezeichneten Gehäuseumhüllung angeordnet welche einen Teil des Rotors 20 bildet und mit dem Gehängekreuz 21 drehbar ist und dies zur Verringerung von Turbulenz in der Kammer 12 im Betrieb der Zentrifuge 10. Im einzelnen weist die Gehäuseumhüllung 30 einen Windkessel 31 mit einem ebenen Mittelabschnitt 32 auf, der mittels mehrerer Schrauben 33 mit der Unterseite des Gehängekreuzes 21 verbunden ist Der Abschnitt 32 des Windkessels 31 «> weist eine zum Durchtritt der Antriebswelle 13 mit der Öffnung 22 in dem Gehängekreuz 21 koaxiale Mittelöffnung 34 auf. Von dem Mittelabschnitt 32 erstreckt sich der Windkessel 31 auswärts und nach unten, unter den Tragarmen 23 und den Schwenkbe- '5 cheraggregaten 25 vorbei, und endet in einem nach oben gerichteten kreisförmigen Kragen 35. Die Formgebungdes Windkessels 31, ausgehend vom ebenen Mittelabschnitt 32 zu dem aufwärts gerichteten Kragen 35, verläuft allgemein so, daß die Schwenkbecher 25 ihre ⁴ⁿ Bewegung aus der in F i g. 2 gezeigten vertikalen Ausgangslage in die Horizontallage ausführen können, welche sie während der Rotation des Rotors 20 einnehmen.

Die Verbindung des Gehängekreuzes 21 mit der Antriebswelle 13 kann mittels eines Stempels 37 erfolgen, welcher einen mit Außengewinde versehenen Bolzen 38 trägt welcher sich durch die Öffnung 22 in dem Gehängekreuz 21 hindurch in eine mit Innengewinde versehene Ausnehmuni», 39 in der Antriebswelle 13 *·° hinein erstreckt Wie aus Fig.2 ersichtlich, wird durch Verschraubung des Bolzens 38 mit der Gewindeöffnung 39 das Gehängekreuz 21 starr mit der Antriebswelle 13 verbunden. Der Stempel 37 weist ferner an seiner Oberseite, koaxial bezüglich der Drehachse der ^v> Antriebswelle 13, eine mit Innengewinde versehene Ausnehmung 40 auf, welche das untere Ende eines Zapfens 41 aufnimmt, der sich von dem Stempel 37 koaxial mit der Antriebswelle 31 nach oben erstreckt

Die Gehäuseumhüllung 30 weist ferner einen Deckel m> 43 auf; der Deckel 43 ist über dem Gehängekreuz 21 so anbringbar, daß er in Eingriff mil dem Windkessel 3t gelangt und hierbei das Gehängekreuz 21, die Tragarme 23 und die Schwenkbecher 25 vollständig umschließt. Der Deckel 43 weist einen ebenen Mittelabschnitt 44 ^h> auf, der an seinem Umfang in einen abwärts gerichteten kreisförmigen Kragen 45 Obergeht, dessen Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurohmesser des aufwärts gerichteten Kragens 35 des Windkessels 31 ist Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist der Kragen 45 zur flächigen seitlichen Berührungsanlage mit dem Kragen 35 des Windkessels 31 geeignet

Der Abschnitt 44 des Deckels 43 mit einer bezüglich dem Bolzen 41 koaxialen durchgehenden Mittelöffnung 46 versehen, welche das untere Ende eines Handgriffs 47 aufnimmt Der Handgriff 47 besitzt an seinem unteren Ende einen Abschnitt 48 verringerten Durchmessers, mit dem er durch die öffnung 46 in den Deckel 43 hindurchragt Dieser Abschnitt 48 ist mit einer Nut 49 zur Aufnahme eines Sprengrings 50 versehen, um eine Lösung des Handgriffs 47 von dem Deckel 43 zu verhindern. Der Handgriff 47 weist ferner eine über seine gesamte axiale Länge durchgehende koaxiale Mittelöffnung 51 auf, deren Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Bolzens 41 ist Die Bohrung 51 kann mit einer sich kegelförmig erweiternden Versenkung 52 veri.^en sein, zur Einführung des oberen Endes des Boizers 41 in die Bohrung 51.

Im folgenden wird nun die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Der H?«dgriff 47 des Deckels 43 ist auf dem Zapfen 41 axial frei beweglich. Zum Zugang zu der Gehäuseumhüllung 30 und den darin befindlichen Schwenkbechern 25 braucht man daher lediglich den Handgriff 47 zu erfassen und mit diesem den Deckel 43 anzuheben, bis der Zapfen 41 aus der Bohrung 51 des Handgriffs 47 freikommt Nachdem die Schwenkbecher 25 gefüllt wurden und nunmehr die Zentrifuge 10 in Betrieb genommen werden soll, wird der Deckel 43 herabgelassen, bis der Zapfen 41 in die Versenkbohrung 52 eingreift und in die Bohrung 51 eintritt Danach wird der Deckel 43 weiter abgesenkt, bis der Kragen 45 über den Kragen 35 des Windkessels 31 greift

Bei Drehung des Rotors mit hoher Drehzal.l in ei-aem gasförmigen Medium bewirkt die in der Gehäuseumschließung 30 erzeugte Zentrifugalkraft, daß die darin befindlichen Luftmoleküle radial auswärts wandern, bis sie die Grenzfläche zwischen den Kragen 35 und 45 erreichen. Danach wandern die LuftmolekUle durch diese Grenzfläche hindurch nach außen, wodurch innerhalb der Gehäuseumhüllung 30 unter dem Deckel 43 ein Bereich verringerten Luftdrucks entsteht. Dieser Unterdruckbereich tritt über der gesamten Unterseite des Deckels 43 auf. Dieser Unterdruckbereich unter dem Deckel 43 bewirkt eine abwärts gerichtete resultierende Kraft auf den Deckel 43 während des Umlaufs des Rotors 20. Diese Kraft verhindert von sich aus, daß der Deckel 43 auQer Eingriff mit den übrigen Teilen ?as Rotors 20 gelangt

Sobald umgekehrt die Rotordrehzahl gegen Null geht, kehren die Lu'tmoleküle infolge des unter dem Gehäuse 30 herrschenden Unterdrucks durch die Grenzfläche zwischen den Kragen 35 und 45 wieder in die GehäuseumhüMung 30 zurück, bis schließlich der Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Gehäuseumhüllung 30 ausgeglichen ist Hierdurch kommt auch die oben erwähnte abwärts gerichtete resultierende Kraft zum Verschwinden, derart, daß der Deckel 43 in einfacher Weise durch Abheben des Handgriffs 47 von dem Führungszapfen 41 von dem Windkessel 31 abgenommen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Rotor einer Schwenkbecher-Zentrifuge mit einem um eine Drehachse drehbaren Gehängekreuz und einer mit dem Gehängskreuz zur gemeinsamen Drehung verbundenen, das Gehängekreuz umschließenden Gehäuseumhüllung, welche einen mit der Unterseite des Gehängekreuzes verbundenen, sich unter dem Gehängekreuz und um dessen Seinen erstreckenden und in einem nach oben gerichteten kreisförmigen Kragen endenden Windkessel sowie einen Ober dem Gehängekreuz anbringbaren Deckel aufweist, welcher in einem abwärts gerichteuen kreisförmigen Kragen in seitlich flächiger Anlageberührung mit dem Kragen des Windkessels endet, sowie mit einem sich vom Gehängekreuz koaxial :cur Rotordrehachse nach oben erstreckenden Bolzen und mit einer Mittelöffnung im Deckel :cur Aufnahme des Bolzens, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (41) glatt-zylindrisch ausgebildet ist und in gleitendem Eingriff mit der Mittelöffnung (51) des Deckels (43) steht
2. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (43) einen mit dem Zentrum des Deckels verbundenen Handgriff (47) zum Aufsetzen bzw. Abnehmen des Deckels von dem Windkessel (31) aufweist, und daß die Mittelöffnung (51) zur Aufnahme des Bolzens (41) sich wenigstens teilweise durch den Handgriff (47) hindurch erstreckt
3. Zentrifugenrotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelc J'nung (51) und der Bolzen (41) sich über die gesamte axiale Erstreckung des Deckelhandgriffs (47) durct: diesen hindurch erstrecken.