DE3425706C2

DE3425706C2 - Kühlzentrifuge

Info

Publication number: DE3425706C2
Application number: DE19843425706
Authority: DE
Inventors: Ralf W. 8752 Kleinkahl Weinkauf
Original assignee: Individual
Current assignee: Kaerchner-Weinkauf Hannelore 6251 Heistenbach D
Priority date: 1984-07-12
Filing date: 1984-07-12
Publication date: 1986-06-19
Also published as: DE3425706A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlzentrifuge insbesondere für Laborzwecke mit einer verschließbaren, gegen Wärmeverlust isolierten und mittels in ihr angeordneter Kondensator-Kühlschlangen eines Kühlaggregats abkühlbaren Arbeitskammer, in weicher ein Zentrifugenrotor abnehmbar auf dem freien Ende einer abgedichtet durch die Wandung der Kammer in deren Inneres geführten Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet ist.

Solche Kühlzentrifugen werden in Labors zur Zentrifugierung von biochemischen, bakteriologischen, pathologischen, pharmakologischen und auf verwandten Gebieten liegenden Proben verwendet, wobei die Zentrifugenrotoren zur Erzeugung hinreichend hoher Schwerefelder mit Drehzahlen bis über 20 000 min.-¹ umlaufen. Diese hohen Drehzahlen können infolge der Luftreibung in der Arbeitskammer zum Anstieg der Temperatür führen, was für die meisten Untersuchungsfälle unerwünscht ist. Deshalb werden im Arbeitsraum Kühlschlangen angeordnet, welche von leistungsfähigen Kühlaggregaten aus mit Kältemittel durchströmt werden. Diese Kühlzentrifugen haben sich bewährt. Andererseits werden in den gleichen Labors vielfach auch Gefriertrockner verwendet, in welchen zuvor eingefrorene Proben durch Vakuumeinwirkung gelrocknei werden. Die den Proben in Dampf form entzogene Flüssigkeit wird dabei in Form von Reit oder Eis an den Kondensator-Kühlschlangen niedergeschlagen oder ausgefroren. Während das Zentrifugieren von Proben hauptsächlich tagsüber, d. h. während der Arbeitszeit durchgeführt wird, wird die Gefriertrocknung wegen der er-

forderlichen längeren Einwirkungsdauer des Vakuums auf die Proben vielfach über Nacht durchgeführt, damit die getrockneten Präparate dann am nächsten Morgen bei Arbeitsbeginn zur weiteren Untersuchurig oder Verarbeitung zur Verfügung stehen. Das heißt das Zentrifugieren und das Gefriertrocknen von Präparaten erfolgt zumindest teilweise zu unterschiedlichen Zeiten.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kühlzentrifuge so weiterzubilden, daß sie wahlweise auch zur Gefriertrocknung von Proben und Präparaten verwendet werden kann.

Ausgehend von einer Kühlzentrifuge der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 4 gelöst Die Zentrifugenrotoren von Kühlzentrifugen sind in der Regel ohnehin einfach und schnell von der Antriebswelle abnehmbar und auf ihr befestigbar angeordnet, um den für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Rotor, beispielsveise einen Winkelrotor oder einen Schwenkbecherrotor einsetzen zu können. Nach dem Herausnehmen des Rotors aus der Arbeitskammer können in diese Aufnahmen für gefrierzutrocknende Präparate — beispielsweise in Form von elektrisch beheizbaren Stellplatten — eingesetzt werden. Nach vakuumdichten Verschließen der Arbeitskammer kann diese dann über die Saugleitung evakuiert werden, wobei die in den Präparaten gefrorene Flüssigkeit direkt verdampft und an den Kühlschlangen kondensiert wird. Alternativ können die Präparate auch in der bei Gefriertrocknern alternativ verwendeten Weise außerhalb der Arbeitskammer getrocknet werden, indem sie in Rundkolben eingelegt werden, deren Inneres über sogenannte Trockenrechen mit der Arbeitskammer in Verbindung steht. Die rohrförmige Zentralsäule dieser Trockenrechen wird hierfür vakuumdicht in eine passende Öffnung im Abschlußdeckel der Arbeitskammer eingesetzt

Um sicherzustellen, daß das in der Arbeitskammer erzeugte Vakuum ohne ständiges Arbeiten der Vakuumpumpe aufrechterhalten bleibt, muß die Durchführung der Antriebswelle durch die Wandung der Trokkenkammer möglichst wirksam gegen das Eindringen von Umgebungsatmosphäre abgedichtet sein. Da solche Dichtungen an sich drehenden Wellen aber dem Verschleiß unterliegen und dementsprechend hohen Aufwand erfordern, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine bei abgenommenem Zentrifugenrotor über den Durchtrittsbereicii der Antriebswelle ins Innere der Arbeitskammer setzbare, das kammerinnere Ende der Antriebswelle des Antriebsmotors vakuumdicht übergreifende Dichtkappe vorgesehen. Eine solche Abdichtkappe kann ohne Schwierigkeiten hinreichend vakuumdicht ausgebildet werden, da sie lediglich an ruhenden Gegenflächen abgedichtet werden muß. So ist beispielsweise das Aufrasten oder Aufschrauben der offenen Seite der Abdichtkappe auf einen passenden Vorsprung im Kammerinnern möglich, wobei sich beim Aufsetzen der Dichtkappe elastisch verformbare Dichtringe vorgesehen sein können, welche eine absolut hermetische Abdichtung gewährleisten.

In der von der Arbeitskammer zur Vakuumpumpe führenden Saugleitung ist in zweckmäßiger Weiterbildung eine Gefrierfalle mit vom Kältemittel des Kühlaggregats durchströmbaren Kondensator-Kühlschlangen vorgesehen. Es empfiehlt sich in den die Kühlschlangen in der Arbeitskammer und in der Gefrierfalle mit dem Kühlaggregat verbindenden, das Kältemittel führenden Leitungen Steuereinrichtungen anzuordnen, welche die wahlweise Durchströmung beider Kühlschlangen bzw. nur der Kühlschlangen der Gefrierfalle mit dem Kältemittel anzusteuern erlauben. Dadurch wird sichergestellt, daß die aus dem Innern der Arbeitskammer abgesaugte Atmosphäre vor dem Eintritt in die Vakuumpumpe in jedem Falle noch die Kühlfalle durchläuft, so daß Flüssigkeitsreste oder in der Arbeitskammer angesammeltes Kondensat auf jeden Fall an den Kühlschlangen der Gefrierfalle kondensiert werden und so eine Verdünnung des Schmiermittels der Vakuumpumpe mit Sicherheit ausgeschlossen wird.

In der Arbeitskammer wird zweckmäßig ein Temperaturfühler angeordnet der bei einer vorgegebenen oder vorwählbaren Arbeitskammer-Temperatur ein Steuersignal für die Umschaltung der Steuereinrichtungen auf eine Durchströmung nur der Kühlschlangen der Gefrierfalle mit dem Kältemittel entwickelt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert Die Zeichnung zeigt schematisch eine Kühlzentrifuge in der zum Gefriertrockner umgerüsteten Form.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Kühlzentrifuge weist ein isoliertes zylindrisches Gefäß 12 mit geschlossener Bodenwand 14 auf, welches durch seine durch einen Deckel 16 dicht verschließbare offene Oberseite zugänglich ist und eine Arbeitskammer 18 bildet in welcher ein Zentrifugenrotor 20 um eine senkrechte Drehachse drehantreibbar einsetzbar ist. Der in der Zeichnung nur strichpunktiert angedeutete Zentrifugenrotor 20 ist dabei drehfest, in Richtung seiner Drehachse jedoch abnehmbar und aus der Arbeitskammer 18 herausnehmbar auf dem freien Ende einer abgedichtet durch die Bodenwand 14 hindurchgeführten Antriebswelle 22 eines mit senkrechter Drehachse unter dieser Bodenwand 14 angeordneten Elektromotors 24 aufgesetzt.

Bei abgenommenem Zentrifugenrotor 20 ist über einen in die Arbeitskammer 18 vortretenden, den Durchtrittsbereich der Antriebswelle 22 umgebenden Abschnitt 28 der Bodenwand 14 eine Dichtkappe 26 gesetzt, welche die Arbeitskammer 18 im Bodenwandbereich hermetisch dicht abschließt Auch die offene Oberseite des Gefäßes 12 ist durch nicht gezeigte Dichtungen mittels des nur schematisch dargestellten Deckels 16 hermetisch dicht verschließbar.

Entlang der Innenflächen der zylindrischen Wandung des Gefäßes 12 sind Kühlschlangen 30 angeordnet, welche über abgedichtet durch die Gefäßwandung hindurchgeführte Leitungen 32, 34 von einem Kühlaggregat 36 aus dem Kältemittel durchströmbar sind. Die Kühlschlangen 30 sind also gleichermaßen zur Kühlung der Arbeitskammer 18 wie als Eiskondensator zum Ausfrieren von in der Arbeitskammer in Dampfform enthaltener Flüssigkeit geeignet.

Durch eine Vakuumpumpe 38 ist die Arbeitskammer 18 über eine abgedichtet in das Gefäß 12 geführte Saugleitung 40 evakuierbar, so daß also beispielsweise in die Arbeitskammer 18 eingebrachte, zuvor tiefgefrorene Proben im Vakuum getrocknet werden können, wobei das dampfförmig aus den Proben austretende Wasser sich als Eis an den unterkühlten Oberflächen der Kühlschlangen 30 niederschlägt. Die Proben selbst werden *.u diesem Zweck in der in der Gefriertrocknung üblichen Weise auf zweckmäßig elektrisch beheizbaren (nicht gezeigten), in die Arbeitskammer 18 einsetzbaren Stellplatten angeordnet.

Eine andere, in der Gefriertrocknung ebenfalls übli-

ehe Art der Trocknung von gefrorenen Proben außerhalb der Arbeitskammer 18 ist ebenfalls möglich. Im Deckel 16 ist nämlich eine — bei Nichtgebrauch durch einen Stopfen o. dgl. verschließbare-öffnung 42 vorgesehen, in welche das untere Ende der rohrförmigen Mittelsäule eines sogenannten »Trockenrechens«, also einer Einrichtung 44 zur Aufnahme von gefrierzutrocknenden Präparaten, dicht eingesetzt werden kann, an dessen im oberen Bereich radial vorspringenden Zweigrohren 45 Rundkolben oder ähnliche Behälter ansetzbar sind, in welchen die zu trocknenden gefrorenen Proben enthalten sind. Das im Arbeitsraum 18 erzeugte Vakuum wirkt bis in die die Proben aufnehmenden Behälter hinein, wobei die zur Verdampfung des in den Proben enthaltenen Wassers erforderliche Wärmeenergie nunmehr nicht durch eine zusätzliche Energie erfordernde Beheizung, sondern durch die in der Umgebungsatmosphäre enthaltene Energie zur Verfügung gestellt wird.

Zum Schutz der Vakuumpumpe 38 gegen den Eintritt von über die Saugleitung 40 zugeführtem und in der Pumpe zu Wasser kondensierendem Wasserdampf ist in der Saugleitung 40 noch eine Gefrierfalle 46 angeordnet, welche von einem in die Saugleitung eingeschalteten äußeren Gefäß gebildet wird, in welchem Kühlschlangen 48 angeordnet sind, welche über Zweigleitungen 32', 34' an die zu den Kühlschlangen 30 in der Arbeitskammer 18 führenden Leitungen 32 und 34 angeschlossen sind. Somit kann das vom Kühlaggregat 36 geförderte Kältemittel auch in den Kühlschlangen 48 zirkulieren, um so auch Reste von Feuchtigkeit in der Gefrierfalle 46 in Form von Eis an den Kühlschlangen 48 zu kondensieren.

Die Anschlüsse der zur Gefrierfalle 46 führenden Leitungen 32' und 34' an die die Kühlschlangen 30 versorgenden Leitungen 32 und 34 erfolgt zweckmäßig über Ventile 50,52, über welche die Zufuhr des Kältemittels wahlweise derart steuerbar ist, daß entweder beide Kühlschlangen 30 und 48 oder auch nur die Kühlschlangen 48 oder 30 mit Kältemittel versorgt werden. Die Ventile 50,52 sind dabei als von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit aus elektrisch ansteuerbar Magnetventile ausgebildet Die Umschaltung der Ventile kann dann in Abhängigkeit von der Steuereinrichtung zugeführten weiteren Signalen von (ebenfalls nicht gezeigten) weiteren Meßeinrichtungen, beispielsweise Temperaturfühlern, Druckwächtern o. dgl. automatisch erfolgen.

Für die Kühlschlangen 38 und 40 können auch gesonderte Kühlaggregate vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kühlzentrifuge insbesondere für Laborzwecke, mit einer verschließbaren, gegen Wärmeverlust isolierten und mittels in ihr angeordneter Kondensator-Kühlschlangen eines Kühlaggregats abkühlbaren Arbeitskammer, in welcher ein Zentrifugenrotor abnehmbar auf dem freien Ende einer abgedichtet durch die Wandung der Kammer in deren Inneres geführten Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung der Antriebswelle (22) durch die Wandung (14) der Arbeitskammer (18) vakuumdicht ausgebildet ist, daß an der Arbeitskammer (18) die Saugleitung (40) einer Vakuumpumpe (38) angeschlossen ist, und daß nach Abnahme des Zentrifugenrotors (20) in das Innere der Arbeitskammer (18) einbringbare Einrichtungen zur Aufnahme von gefrierzutrocknenden Präparaten vorgesehen sind.

2. Kühlzentrifuge insbesondere für Laborzwecke, mit einer verschließbaren, gegen Wärmeverlust isolierten und mittels in ihr angeordneter Kondensator-Kühlschlangen eines Kühlaggregats abkühlbaren Arbeitskammer, in welcher ein Zentrifugenrotor abnehmbar auf dem freien Ende einer abgedichtet durch die Wandung der Kammer in deren Inneres geführten Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung der Antriebswelle (22) durch die Wandung (14) der Arbeitskammer (18) nach Abnahme des Zentrifugenrotors (20) vakuumdicht verschließbar ist, daß an der Arbeitskammer (18) die Saugleitung (40) einer Vakuumpumpe (38) angeschlossen ist, und daß in das Innere der Arbeitskammer (18) einbringbare Einrichtungen zur Aufnahme von gefrierzutrocknenden Präparaten vorgesehen sind.

3. Kühlzentrifuge mit einer verschließbaren, gegen Wärmeverlust isolierten und mittels in ihr angeordneter Kondensator-Kühlschlangen eines Kühlaggregats abkühlbaren Arbeitskammer, in welcher ein Zentrifugenrotor abnehmbar auf dem freien Ende einer abgedichtet durch die Wandung der Kammer in deren Inneres geführten Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung der Antriebswelle (22) durch die Wandung (14) der Arbeitskammer (18) vakuumdicht ausgebildet ist, daß an der Arbeitskammer (18) die Saugleitung (40) einer Vakuumpumpe (38) angeschlossen ist, und daß mit dem Kammerinnern verbindbare Einrichtungen (44) zur Aufnahme von gefrierzutrocknenden Präparaten vorgesehen sind.

4. Kühlzentrifuge insbesondere für Laborzwecke, mit einer verschließbaren, gegen Wärmeverlust isolierten und mittels in ihr angeordneter Kondensator-Kühlschlangen eines Kühlaggregats abkühlbaren Arbeitskammer, in welcher ein Zentrifugenrotor abnehmbar auf dem freien Ende einer abgedichtet durch die Wandung der Kammer in deren Inneres geführten Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung der Antriebswelle (22) durch die Wandung (14) der Arbeitskammer (18) nach Abnahme des Zentrifugenrotors (20) vakuumdicht verschließbar ist, daß an der Arbeitskammer (18) die Saugleitung (40) einer Vakuumpumpe (38) angeschlossen ist, und daß mit dem Kammerinnern verbindbare Einrichtungen (44) zur Aufnahme von gefrierzutrocknenden Präparaten vorgesehen sind.

5. Kühlzentrifuge nach Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet durch eine bei abgenommenem Zentrifugenrotor (20) über den Durchtrittsbereich der Antriebswelle (22) ins Innere der Arbeitskammer (18) setzbare, das kammerinnere Ende der Antriebswelle (22) des Antriebsmotors (24) vakuumdicht

ίο übergreifende Dichtkappe (26).

6. Kühlzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Arbeitskammer (18) zur Vakuumpumpe (38) führenden Saugleitung (40) eine Gefrierfalle (46) mit von Kälteis mittel des Kühlaggregats (36) durchströmbaren Kondensator-Kühlschlangen (48) vorgesehen ist

7. Kühlzentrifuge nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch in dsn die Kühlschlangen (30; 48) in der Arbeitskammer (18) und in der Gefrierfalle (46) mit dem Kühlaggregat (36) verbindenden, das Kältemittel führenden Leitungen (32,34; 32', 34') angeordnete Steuereinrichtungen, welche die wahlweise Durchströmung beider Kühlschlangen (30; 48) bzw. nur der Kühlschlangen (48) der Gefrierfalle (46) mit dem Kältemittel anzusteuern erlauben.

8. Kühlzentrifuge nach Anspruch 7, gekennzeichnet diTch einen in der Arbeitskammer (18) angeordneten Temperaturfühler, der bei einer vorgegebenen oder vorwählbaren Arbeitskammer-Temperatür ein Steuersignal für die Umschaltung der Steuereinrichtungen auf eine Durchströmung nur der Kühlschlangen (48) der Gefrierfalle (46) mit dem Kältemittel entwickelt.