DE2818404C2 - Schwenkbecherzentrifugen-Rotor - Google Patents

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwenkbecherzentrifugen-Rotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Rotor ist aus der DE-OS 26 08 048 (F i g. 13 und 14) bekannt

Bei diesem Rotor sind die Schwenkbecher zwischen den Enden von Gabeln gelagert, die mit der Rotor-Nabe verbunden sind. Diese Gabeln können einen erheblichen Raum im Inneren des Rotors, der für die Unter- bringung weiterer Schwekbecher verlorengeht, beanspruchen. Der Massenschwerpunkt des Rings liegt verhältnismäßig weit von der Drehachse des Rotors entfernt, so daß der Rotor, schon um die Zentrifugalkräfte seiner eigenen Masse aufzufangen, verhältnismäßig stabil und damit schwer sein muß. Dies kann wiederum zu höheren, auf den Rotor wirkenden Zentrifugalkräften führen. Der konkave Ring hat eine gleichmäßige Wandstärke. Auf den mittleren Teil des Rings wirken daher höhere Zentrifugalkräfte, als auf den oberen und unteren Teil.

Das DE-GM 75 29 675 zeigt einen ähnlichen Rotor, nur daß dort der äußere Ring kreiszylindrisch ist, so daß auf seinen oberen und unteren Teil — bedingt durch den größeren Radius — noch höhere Zentrifugalkräfte wirken können.

Bei den aus der DE-PS i 04 170 und der DE-AS 17 82 602 bekannten Zentrifugenrotoren sind die äußeren Ringe ebenfalls kreiszylindrisch und durch radiale Streben mit der Nabe verbunden. Die Schwenkachsen der Schwenkbecher sind in diesen radialen Streben gelagert. Die radialen Streben können mithin auch hier die Unterbringung weiterer Becher bzw eine Verringerung des Rotor-Durchmessers verhindern. Der Erfindung ' liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkbecherzentrifugen-Rotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der ein größeres Fassungsvermögen bei verhältnismäßig leichtgewichtigem und festem Aufbau hat

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei dieser Ausbildung entfallen radiale, mit dem Rotor verbundene Stützstreben zur Abstützung der Becher-Schwenklager. Diese können daher näher an der Drehachse liegen. Entsprechend geringer wird der Rotor-Durchmesser und die auf ihn wirkende eigene Zentrifugalkraft Er kann daher entsprechend leichter ausgebildet sein. Andererseits erhöht sich das verfügbare Volumen im Rotorhohlraum bei vorgegebenem Rotor-Durchmesser, und dennoch ergibt sich ein leichterer Ring mit verhältnismäßig hoher Festigkeit, weil sein mittlerer Teil, der am geringsten belastet ist entsprechend schwächer ausgebildet ist dagegen seine stärker belasteten oberen und unteren Teile einen entsprechend größeren Querschnitt aufweisen, aber einen geringeren Abstand zur Drehachse haben. Der Massenschwerpunkt des Rings liegt daher bei vorgegebenem Durchmesser näher an der Drehachse. Entsprechend gering ist die auf ihn einwirkende, durch seine eigene Masse hervorgerufene Zentrifugalkraft

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht einer aufgebrochenen Schwenkbecher-Zentrifuge mit zwei Bechern in einer Betriebslage,

F i g. 2 die Ansicht eines Querschnitts der Zentrifuge nach F i g. 1, teilweise in Blockform,

F i g. 3 eine Seitenansicht der Becherhalter in der Ansichtslage nach F i g. 2,

F i g. 4 einen radialen Querschni;» eines alternativen Umfangsrings, der für den Rotor nach F i g. 1 verwendet werden kann,

F i g. 5 einen Radialquerschnitt eines weiteren alternativen Umfangsrings, der für den Zentrifugenrotor nach F i g. 1 verwendet werden kann, und

F i g. 6 einen Axialschnitt eines Bechers und Adapters.

Die F i g. 1 und 2 stellen eine Schwenkbecher-Zentrifuge dar. Die Zentrifuge weist einen Dreharm 18 auf, der mittels herkömmlicher (nicht dargestellter) Lager gelagert ist so daß er von einer als Block 12 dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben werden kann. Bei der Antriebseinrichtung kann es sich um einen Elektromotor, eine ölturbine u. dgl. handeln. Die Antriebsleistung wird über eine herkömmliche Antriebsverbindung 14 übertragen, mittels der der Rotor so gelagert ist, daß er um eine vertikale Achse angetrieben werden kann. Die Verbindung 14 endet im Dreharm 18. Die Oberseite des Dreharms 18 weist Antriebsstifte 20 auf, die in entsprechende Ausnehmungen 22 in einer Antriebsbuchse 24 eingreifen, die mittels Schrauben 26 an einer Rotornabe 28 befestigt ist Die Rotornabe 28 kann konisch ausgebildet und mit einer Ausnehmung 30 versehen sein, die genau auf den Dreharm 18 paßt Die Oberseite des Dreharms 18 hat ebenfalls eine Ausnehmung 32, die mit Innengewinde zur Aufnahme eines mit Außengewinde versehenen Verriegelungsstifts 34 versehen ist, der am gegenüberliegenden Ende einen Knopf 36 aufweist Der Knopf 36 ist an einem Blechstück dreh-

bar angeordnet, das einen Deckel 38 für den Rotorhohlraum bildet Der Deckel 38 ist im wesentlichen scheibenförmig. Ein geformter unterer Ring, der Schüsselring 42, der aus Leichtmetall, z. B. Aluminium oder Titan hergestellt ist, ist mittels Schrauben 40 und Unterlegscheiben an der Nabe 28 befestigt Die Schrauben 40 sind in gleichen Abständen über den Umfang der Nabe verteilt angeordnet Am äußeren Umfang des unteren Schüsselrings 42 ist ein Ring 44 befestigt Dieser Ring 44 hat einen radia!en Querschnitt, der konkav-konvex ist und aus Aluminium oder Titan oder einem anderen Leichtmetall hoher Zug- und Biegefestigkeit hergestellt sein kann. Statt dessen kann er auch aus einem Kunststoff hergestellt sein, der mit Fasern verstärkt ist, z. B. Glas-, Kohlenstoff-, Bor- oder anderen geeigneten Fasern.

Der mittlere Teil 47 des konvex-konkaven Rings 44 ist in radialer Richtung dünner als der obere Teil 46 und der untere Teil 48. Der untere Teil 48 ist durch gleichmäßig über den Umfang verteilte Schrauben 50 am Umfangsteil des schüsseiförmigen Rings 42 befestigt

Mehrere Trag- oder Haltearme 54 für die Becher sind oben und unten jeweils am oberen Teil 46 ur_:5 unteren Teil 48 des Rings 44 befestigt, z. B. mittels Schrauben 56. Am Mittelteil der in F i g. 3 deutlicher dargestellten Haitearme 54 ist ein Y-förmiger Sattel 60 vertikal, z. B. mit einer Abschrägung 53 im Haltearm, befestigt, wobei der hochstehende Teil 59 des Y so geschlitzt ist, daß er am Haltearm mittels Bolzen 62 befestigt werden kann. Die Arme 64 bzw. 66 des Sattels 60 weisen jeweils eine Bohrung 68 zur Aufnahme von Schwenkstücken 70 auf. Die Schwenkstücke sind jeweils mit einem Tragschaft 72 versehen, der durch Druckfedern 74, zum Beispiel Tellerfedern, und Bohrungen 68 hindurchgeführt und befestigt ist, z. B. mittels einer Mutter 76. Hierbei ist der ansonsten rechtwinkelige Schaft an seinem unteren Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme der Mutter versehen. Auf diese Weise kann sich das Schwenkstück nicht in der Bohrung 68 drehen.

Jedes Schwenkstück 70 hat einen Schwenkzapfen 80, der in Aufnehmen 82 an den Seiten der Becher 84 eingreifen kann. Die Becher 84 weisen einen hohlen Aufnahmeraum und einen der Kontur des konvex-konkaven Rings 44 weitgehend angepaßten Boden auf, wenn die Becher in die in F i g. 2 gestrichelt dargestellte Lage nach außen und oben geschwenkt sind. Die Ruhelage ist in F i g. 2 durch ausgezogene Linien klargestellt. Die Becher können aus irgendeinem geeigneten steifen, leichten Material hoher Festigkeit, z. B. Aluminium oder Titan, hergestellt sein. In der Regel werden mit Blut oder anderen Flüssigkeiten gefüllte Behälter in den Bechern angeordnet. Statt die Aufnahmen für die Schwenkzapfen in den Bechern auszubilden, ist auch die umgekehrte Ausbildung möglich, bei der die Schwenkzapfen in den Bechern und die Aufnahmen in den Schwenkstücken ausgebildet sind.

Während des Betriebs hängen die Becher 84 zunächst nach unten (in der durch die ausgezogenen Linien in F i g. 2 dargestellten Lage), wobei sie in das verhältnismäßig große Volumen ragen, das durch den haltearmfreien Innenraum des Rotorrings gebildet ist. Für den unteren schüsseiförmigen Ring 42 und den Deckel kann ein verhältnismäßig dünnes Metallblech verwendet werden, weil der Ring 42 nur die Aufgabe hat, den Umfangsring zu tragen. Im beladenen Zustand sorgt der Umfangsring 44 ffir die gesamte erforderliche Festigkeit. Wenn der Rotor, z. B. mit Blutbehältern, beladen ist, so daß sich in allen Pechern Blut befindet (oder in weniger als allen Bechern, jedoch so, daß die. Belastung symmetrisch bzw. im Gleichgewicht ist), werden die Becher mit zunehmender Rotordrehzahl so lange nach außen und oben geschwenkt, bis sie die in F i g. 1 dargestellte horizontale Lage einnehmen. Mit steigender Zentrifugalkraft werden die Druckfedern 74 zusammengedrückt, so daß sich die Becher so weit nach außen verschieben können, bis sie mit ihrem Boden auf dem Umfangsring 44 aufsitzen und mithin in der gewünschten Weise radial abgestützt werden. Die Form der Böden der Becher ist der Kontur der Innenseite des Rings sowohl in Umfangs- als auch in Axialrichtung angepaßt.

Bei diesem Ring ist die Beanspruchung im oberen und unteren Randteil 46 und 48 am größten. An diesen Rand- oder Endteilen 46,48 ist der Ring zur Aufnahme dieser Beanspruchung am dicksten ausgebildet

Gemäß einer anderen Ausführung, die in F i g. 4 dargestellt ist, kann der Umfangsring 90 einen radialen Querschnitt aufweisen, bei dem die Innenseite 92 so gekrümmt ist, daß sie der Kontur des Bodens der Behälter angepaßt ist, während die Außenseite 94 der Außenseite eines Zylinders entspricht, d. h. u.-e auf der Außenseite des Rings liegenden geraden Linien parallel zur Achse des Rotors verlaufen.

Bei dem in Fig.5 dargestellten weiteren Acsführungsbeispiel hat ein radialer Querschnitt des Umfangrings 9fc eine zylindrische Außenseite 98 und eine Innenseite 100, deren mittlerer Teil in Radialrichtung dünner als die oberen und unteren Teile 102 ist Die Innenseite hat einen zylindrischen Mittelteil und eine Abschrägung zu den dickeren zylindrischen Außenteilen 102 hin, um die gewünschte Randverdickung zu erzielen.

Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen müssen die Böden der Becher anders geformt werden, als es in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, und zwar so, daß sie der jeweiligen Kontur nach den F i g. 4 und 5 angepaßt sind.

Die Form der Behälter kann gegenüber der nach den Fig. 1 und 2 so abgewandelt werden, daß die Becher einen offenen Bode, 1 aufweisen, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. Diese Becher 84' mit offenem Boden werden mit Adaptern 108 versehen, die aus Kunststoff oder anderen Materialien hergestellt sind und die Blutbeutel u.dgl. aufnehmen können. Die Böden dieser Adapter 108 sind der Form des Umfangsrings ebenso wie die Böden der Behälter nach den vorhergehenden Ausführungsbeispielen angepaßt.

Statt der geschilderten mehrteiligen Haltearme 54 ist auch eine einteilige Ausbildung möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schwenkbecherzentrifugen-Rotor mit einer Nabe, einem äußeren Ring, der einen oberen, einen mittleren und einen unteren Teil aufweist, wobei der obere und der untere Teil des Ringes sich radial weiter einwärts zur Rotationsachse erstrecken als der mittlere Teil, einer radialen Einrichtung, die die Nabe und den Ring für eine Drehung um eine vertikale Achse verbindet, und Schwenkeinrichtungen zur schwenkbaren Halterung der Becher derart, daß sie während des Betriebs nach außen und" oben schwenkbar und nach außen bewegbar und dann auf dem Ring gegen eine weitere Radialverschiebung abstützbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Querschnitt des Rings (44; 90; 96) im mittleren Teil (47) eine geringere radiale Dicke als im oberen und unteren Teil (46; 48) aufweist und die Schwenkeinrichtungen für die Becher am oberen und untensiTeil des Rings (44; 90; 96) befestigt sind.

2 Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Einrichtung für die Drehung um die vertikale Achse nur am unteren Teil des Rings (44) zur Halterung des Rings (44) befestigt ist

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkeinrichtung einen Sattel (60) aufweist, in dem zwei Schwenkgelenke für benachbarte Becher (84) gelagert sind.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (44) einen radialen Querschnitt mit konkaver bzw. konvexer Oberfläche aufweist.