DE2824045C2 - Schaltungsanordnung zum Bremsen einer Laborzentrifuge - Google Patents

Description

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ein erstes Relais (1) mit Kontakten (la, Xb, Xc, \d)und ein zweites Relais (7) mit Kontakten (7a, 7b).

einen ersten Bremswiderstand (8), der der Feldwicklung (2) des Motors zugeordnet ist, und einen zweiten Bremswiderstand (5), der dem Anker (4) des Motors zugeordnet ist, eine veränderbare Gleichspannungsquelle (3) im Bremskreis zwischen zwei Kontakten (16, leides ersten Relais (1) und einem Transistor (6), dessen Basis-Emitterstrecke mit dem zweiten Bremswiderstand (5) verbunden ist, einem Anker (4) und der Feldwicklung (2) des Motors, die zwischen den Kontakten des ersten und zweiten Relais angeordnet und die von wenigstens einem Drehzahlwächter betätigbar sind,

und in einer ersten Brems-Schalt-Stellung der Anker (4), der Bremswiderstand (8), die Feldwicklung (2) des Motors über die Kontakte (la, Xb) des ersten Relais (1) und die Kontakte (7a, Tb) des zweiten Relais (7) mit einer Thyristorbrücke (9) an der Wechselspannung (10) liegt, in Reihe geschaltet sind, und in einer zweiten Brems-Schalt-Stellung der Anker (4) über die Kontakte (la, lindes ersten Relais (1) mit dem zweiten Bremswiderstand (5) parallel geschaltet ist und über die Kontakte (1 c. Xd) des ersten Relais (1) und die Kontakte (7a, Tb) des zweiten Relais (7) die Feldwicklung (2) und die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (6) mit der veränderbaren Gleichspannungsquelle (3) verbunden sind.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum kontrollierten elektrischen Bremsen eines eine Laborzentrifuge antreibenden elektrischen Gleichstrommotors.

Aus der deutschen Patentschrift 7 42 537 ist eine durch Elektromotor angetriebene Zentrifuge mit elektrischer Bremsung bekannt. Bei Verwendung des Antriebsmotors als Bremsmittel ist jedoch nur alternativ die Drehrichtungsumkehr (Gegenstrombremsung) und die Widerstandsbremsung angegeben, wobei der Motor als Stromerzeuger arbeitet.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 18 12 105 ist bei Seperatoren bekannt, eine Flüssigkeitsbremse, eine mechanische oder eine Gegenstrombremse zu verwenden, diese sollen so kombiniert werden, daß zunächst die Flüssigkeitsbremse und in der nachfolgenden Bremsphase die schärfere Gegenstrombremse in Aktion tritt. Dadurch kann eine Wiedervermischung von abgetrennter leichter Phase, wie Flüssigkeit, und verbleibender schwerer Phase, wie Sediment, gegen Ende des Bremsvorganges nicht verhindert werden.

In der deutschen Offenlegungsschrift 26 40 745 der Anmelderin ist eine Zentrifuge mit elektrischer

Bremsung beschrieben, bei der in einem großen Drehzahlbereich ein konstantes Bremsmoment vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum mehrstufigen Bremsen so auszulegen, daß in einer ersten Bremsphase mit hohem Bremsmoment und in einer zweiten Bremsphase mit reduziertem Bremsmoment abgebremst wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs.

Mit ausschließlich elektrischen Mitteln wird vorwählbar ein Bremsprogramm eingehalten, bei dem trotz dem gegenüber dem Stand der Technik verringerten baulichen und elektrischen Aufwand die Wärmeentwicklung vernachlässigbar ist, und mit einfachsten Mitteln, wie dem über die Bremszeit abnehmenden Bremsmoment und einer nachgeschalteten, langsamen Auslaufphase, ein gelungener Kompromiß gefunden, der den gegensätzlichen Forderungen von Bremszeitverkürzung und Verhinderung des Wiedervermischens gerecht wird und die Schaltungsanordnung besonders bei Zentrifugen zur Durchführung der Plasmapherese anwendbar macht. Je nach Rotor und Zentrifugiergut lassen sich Bremsphasen oder -stufen einstellen bzw. vorprogrammieren, sowohl hinsichtlich ihres Beginns als auch in ihrer Intensität.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt aus Gründen der Übersicht eine Bremsschaltung ohne die übrigen bei Zentrifugen üblichen Schaltungsteile.

Der Gleichstrommotor, der auch zum Antrieb der Zentrifuge dient, weist eine Erregerwicklung oder Feldspule 2 und einen Anker 4 auf, die beide von den Kontakten la bis Xddes Relais 1 in die Bremsschaltung einschaltbar bzw. von ihr abtrennbar sind. Mit 3 ist eine veränderliche Gleichspannungsquelle bezeichnet, die zur Speisung der sanften (generatorischen) Bremse verwendet wird. Parallel zum Anker 4 liegt der Bremswiderstand 5 für die generatorische Bremse und die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 6, der als Verstärker für die Erregung der Feldspule 2 angewandt wird. Das Relais 7 weist Kontakte 7a und Tb auf. Die Relaisspulen sind in der Figur nicht dargestellt. Ebenso ist der Drehzahlwächter nicht dargestellt, der bei einer vorgegebenen Drehzahl die Wechselspannung bei 10 von der Thyristorbrücke 9 abschaltet. Die Thyristorbrücke dient für den Betrieb der Zentrifuge und für die Gegenstrombremsung. Mit 8 ist der Bremswiderstand für scharfes (Gegenstrom-)Bremsen bezeichnet. Die Einstellung der Speisespannung der Spannungsquelle 3 zwecks Verstellbarkei! des Bremsstromes bei der generatorischen Bremsung kann üblicherweise durchgeführt werden. Die nicht dargestellten Drehzahlwächter oder Drehzahlbegrenzer können entweder als zwei voneinander unabhängige drehzahlabhängige Schalteinrichtungen ausgeführt sein oder ein Drehzahlwächter kann mit mehreren Kontakten versehen sein, die bei der jeweiligen voreinstellbaren gewünschten Drehzahl schalten.

Funktionsbeschreibung
Zentrifugieren

Im Bereich der Zentrifuge liegt Wechselspannung an der Thyristorbrücke 9. Das Relais ist angezogen. Die Relaiskontakte la ... d haben umgeschaltet (von der

dargestellten Stellung nach links).

Aus dem Ausgang der Thyristorbrücke 9 fließt ein Gleichstrom über den Relaiskontakt Xb, den Anker 4, den Relaiskontakt la, den Relaiskontakt Xd. den Relaiskontakt 7b, die Feldspule 2 des Motors, den Releiskontakt 7a zurück zu der Thyristorbrücke 9. Der Motor dreht sich z. B. mit einer Drehzahl von einer oder mehreren tausend U/min.

Bremsen

1. Bremsphase

Nach Beendigung der Zentrifugierzeit schaltet das Relais 7 mit den Relaiskontakten 7a ... b um (in der Figur nach links). Aus dem Ausgang der Thyristorbrükke 9 fließt ein Gleichstrom über den Relaiskontakt Ib, den Anker 4, den Relaiskontakt la, den Bremswiderstand 8. den Relaiskontakt 7a, die Feldspule 2 des Motors, den Relaiskontakt Tb zurück zur Thyristorbrükke 9 (Gegenstrombremsung mit konstantem Bremsmoment). Der Motor wird gebremst, bis durch einen externen Drehzahlwächter bei einer vorgegebenen Drehzahl die Wechselspannung bei 10 von der Thyristorbrücke 9 abgeschaltet wird.

2. Bremsphase

Relais mit den Kontakten la., . c/und Relais Tmitden Kontakten 7a ... b schalten um (in der Figur nach rechts). Die Feldspule 2 des Motors wird erregt. Es fließt ein Erregerstrom von der Klemme der veränderlichen Gleichspannungsquelle 3 über den Relaiskontakt Ic und 7a, die Feldspule 2 des Motors, den Relaiskontakt 7b, den Relaiskontakt Xd, über die Kollektor-Emitterstrekke des Transistors 6 zurück zur veränderlichen Spannungsquelle. Am Anker 4 entsteht bei laufendem Motor eine Spannung, die einen Bremsstrom durch den Bremswiderstand 5 treibt (generatorische Bremsung mit voreinstellbarem Bremsmoment).

Die Spannung am Bremswiderstand 5 beeinflußt über die Bas'.s-Emiuerstrecke des Transistors 6 den Erregerstrom der Feldspule 2. Dadurch wird der Motor entweder bis zum Stillstand sanft abgebremst, oder bei einer vorwählbaren Drehzahl abgeschaltet. Durch

ίο Veränderung der Spannungsquelle 3 kann der Bremsstrom, und damit die Bremswirkung zusätzüch beeinflußt werden.

Mit einer Ausführung gemäß vorstehendem Beispiel gelang es nach 6 Minuten Zentrifugierzeit eine Kleinzentrifuge für die Plasmapherese mit einem Rotor aus Aluminium, dessen Außendurchmesser etwa 300 mm betrug, von einer Nenndrehzah! von 6000 U/min, entsprechend einem Massenträgheitsmoment von 26 200 Nm, in der ersten Bremsphase nach 45 see auf ca.

800 U/min, entsprechend einem Massenträgheitsmoment von 466 Nm und in der zweiten Bremsphase von 800 U/min auf etwa 70 U/min, entsprechend einem Massenträgheitsmoment von 3,6 Nm in 45 see abzubremsen. Hieran schloß sich der freie Auslauf bis zum Rotostillstand mit 30 see an. Die Gesamtzeit, die für die Plasmapherese erforderlich war, wurde mittels der vorliegenden Erfindung somit auf 8 min gesenkt gegenüber bisher etwa 20 min. Die Bremsleitung in der 1. Phase betrug demnach 572 Watt, in der 2. Phase 10,3 Watt.

Im Beispiel wurden unterschiedliche Widerstände für die jeweiligen Bremsen angewandt, nämlich für den Widerstand 5 etwa 5 Ohm, für den Widerstand 8 etwa 25 Ohm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zum kontrollierten elektrischen Bremsen eines eine Laborzentrifuge antreibenden elektrischen Gleichstrommotors, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale: