DE3702172A1 - Zentrifugenrotor zum abtrennen kapillar in probekoerpern gespeicherter fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugenrotor zum Abtrennen von Flüssigkeiten, die in Festkörpern kapillar gespeichert sind. Die Zentrifugation dient in Laboratorien für analytisch-präpa­ rative Arbeiten der Feststellung des Flüssigkeitsgehalts porö­ ser Materialien und Gesteine. Sie hat eine besondere Bedeutung für die Erkundung von Erdöllagerstätten.

Die Zentrifugation von Flüssigkeit aus porösen Probekörpern wird bisher nur in analytischen Ultrazentrifugen realisiert, die hierfür mit speziellen Rotoren ausgestattet sind und eine meßtechnische Erfassung des Flüssigkeitsgehalts und der Zusammen­ setzung während des Zentrifugierens gestatten. Derartige Zentri­ fugen sind sowohl hinsichtlich ihrer Anschaffung als auch ihres Betriebes kostenaufwendiger als präparative Zentrifugen. Dies ist mit ein Grund, daß nicht alle Laboratorien mit einer analy­ tischen Ultrazentrifuge ausgestattet sind, zumal die Auslastung eines so teuren Grundmittels in vielen Fällen nicht gegeben ist.

Die Erfindung hat den Zweck, die Zentrifugation von kapillar in Probekörpern gespeicherten Flüssigkeiten mit präparativen Ultra­ zentrifugen zu ermöglichen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen für die Verwendung in präparativen Zentrifugen geeigneten Rotor zur Abtrennung von Flüssigkeiten, insbesondere Erdöl, aus porösen Gesteinsproben zu entwickeln.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe wie folgt gelöst:
Der Zentrifugenrotor ist aus einem schalenförmigen Grundkörper und einem in diesen eingesetzten Probenträger zusammengesetzt. Der Grundkörper besitzt einen in seiner Achse angeordneten Mit­ telsteg. Der Mittelsteg und die Innenseite der Rotorwand gren­ zen einen Ringraum ein. Der Probenträger besteht aus einem den Grundkörper abdeckenden Deckelteil und einem in den Ringraum eingreifenden Ringteil. Der kleinere, obere Abschnitt der Innen­ seite ist zur Rotorachse stark geneigt und weist schrägt nach außen verlaufende Aufnahmebohrungen für Meßbecher auf. Der Ring­ teil ist mit tiefer als die Aufnahmebohrungen liegenden, radia­ len Bohrungen für Probekörper versehen, wobei diese Bohrungen und die Aufnahmebohrungen einander zugeordnet in durch die Ro­ torachse definierten Ebenen liegen. Der untere Abschnitt der Innenseite weist flache, leicht geneigte Einsenkungen in der Höhe der Bohrungen und diesen zugeordnet auf. Die Einsenkungen stehen durch Überlaufrinnen mit den Aufnahmebohrungen in Verbin­ dung. Der bodennahe Abschnitt der Innenseite und die Außenseite des Ringteils sind als Paßflächen ausgeführt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungsmerkmale werden an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Schnitt A-A eines erfindungsgemäßen Rotors nach Fig. 2,

Fig. 2 den Schnitt B-B nach Fig. 1.

Der Rotor besteht aus einem schalenförmigen Grundkörper 1 und einem in diesen eingesetzten Probenträger 2. Der Grundkörper 1 besitzt einen in seiner Achse angeordneten Mittelsteg 3, der stirnseitig in einen Gewindezapfen 4 übergeht. Der Mittelsteg 3 und die Innenseite 6 der Rotorwand 5 grenzen einen Ringraum 7 ein. Der kleinere, obere Abschnitt 8 der Innenseite 6 ist zur Rotorachse stark geneigt, während der größere, untere Abschnitt 9 bis auf den bodennahen Abschnitt 10 schwach geneigt ist. Letzte­ rer hat keine Neigung. In dem oberen Abschnitt 8 sind am Umfang gleichmäßig verteilt schräg nach außen verlaufende Aufnahmeboh­ rungen 11 für Meßbecher 12 angeordnet.

Der Probenträger 2 setzt sich aus einem Deckelteil 13 und einem in den Ringraum 7 eingreifenden Ringteil 14 zusammen. Der größere, untere Abschnitt der Außenseite 15 des Ringteiles 14 ist bis auf den bodennahen Abschnitt leicht geneigt ausgebildet. Er berührt nicht den Abschnitt 9, so daß sich zwischen ihnen ein Ringspalt 16 befindet. Dagegen berührt der letztgenannte Abschnitt den Ab­ schnitt 10, weil beide als zylindrische Paßflächen ausgeführt sind. Zwischen dem Ringteil 14 und dem Mittelsteg 3 verbleibt ein ringförmiger Freiraum 17. Der Ringteil 14 weist gleichmäßig am Umfang verteilt radiale Bohrungen 18 auf. Sie sind in den durch die Rotorachse und die Aufnahmebohrungen 11 definierten Ebenen sowie in einer unterhalb der Aufnahmebohrungen 11 gele­ genen Ebene angeordnet. In sie sind die flüssigkeitshaltigen Probekörper 19 eingesetzt. Den Bohrungen 18 gegenüberliegend sind in die Innenseite 6 der Rotorwand 5 flache, leicht geneig­ te Einsenkungen 20 eingearbeitet. Diese stehen durch den Ring­ spalt 16 untereinander und durch Überlaufrinnen 21 mit den Auf­ nahmebohrungen 11 in Verbindung. Die Probekörper 19 berühren stirnseitig die Einsenkungen 20.

Der Deckelteil 13 besitzt am Umfang einen Absatz und einen in diesem angeordneten Dichtring 22. Sein Rand sitzt bündig ab­ schließend in einer Einsenkung 23 des Randes des Grundkörpers 1. Der Deckelteil 13 ist weiterhin mit einer größeren, zentrischen Bohrung 24 versehen, deren oberer Rand eine Einsenkung 25 für die Aufnahme des mit einem Dichtring 26 versehenen Randes eines Bundes 27 aufweist, der Teil einer Verschlußschraube 28 ist. Letztere ist mit dem Gewindezapfen 4 verschraubt, wodurch der Deckelteil 13 fest auf den Grundkörper 1 gedrückt wird und das Rotorinnere vakuumdicht abgeschlossen ist.

Die Rotorwand 5 hat am Boden einen Kupplungsansatz 29 zum Ver­ binden mit einer Rotornadel.

Der beschriebene Rotor besitzt folgende Funktionsweise:
Vor dem Zentrifugieren wird der Probenträger 2 nach Abschrauben der Verschlußkappe 28 aus dem Grundkörper 1 entnommen. Die Pro­ bekörper 19 werden in die Bohrungen 18 so eingeschoben, daß sie stirnseitig mit der Außenseite 15 des Ringteils 14 bündig ab­ schließen. Der Probenträger 2 wird nunmehr in den Grundkörper 1 eingesetzt und mit ihm verschraubt. Der verbleibende Rotorinnen­ raum ist somit gegenüber der Zentrifugenkammer abgedichtet, die nach dem Anlassen der Zentrifuge evakuiert wird.

Kurz nach dem Anlassen werden die Probekörper 19 in die Einsen­ kungen 20 gepreßt. Bei den höheren Drehzahlen treibt die Zentri­ fugalkraft die Flüssigkeit aus den Kapillaren bzw. Poren in Richtung der Einsenkungen 20 und von dort durch die Überlauf­ rinnen 21 in die Meßbecher 12. Bei ausreichend langer Zentri­ fugation ist die Flüssigkeit restlos aus den Probekörpern 19 entfernt und vollständig in den Meßbechern 12 enthalten. Sie wird nach Stillstand der Zentrifuge mengenmäßig erfaßt und auf ihre Zusammensetzung hin analysiert.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen  1 Grundkörper
   2 Probenträger
   3 Mittelsteg
   4 Gewindezapfen
   5 Rotorwand
   6 Innenseite
   7 Ringraum
   8 Oberer Abschnitt von 6
   9 Unterer Abschnitt von 6
  10 Bodennaher Abschnitt von 6
  11 Aufnahmebohrungen in 1
  12 Meßbecher
  13 Deckelteil
  14 Ringteil
  15 Außenseite von 14
  16 Ringspalt
  17 Freiraum
  18 Bohrungen in 14; (2)
  19 Probekörper
  20 Einsenkungen in 9; (1)
  21 Überlaufrinnen in 8; (1)
  22 Dichtring von 13
  23 Einsenkung in 1
  24 Bohrung von 13
  25 Einsenkung in 13
  26 Dichtring von 27
  27 Bund von 28
  28 Verschlußschraube
  29 Kupplungsansatz

Claims (4)

1. Zentrifugenrotor zum Abtrennen kapillar in Probekörpern ge­ speicherter Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem schalenförmigen Grundkörper (1) und einem in die­ sen eingesetzten Probenträger (2) zusammengesetzt ist, der Grundkörper (1) einen in seiner Achse angeordneten Mittel­ steg (3) besitzt, der Mittelsteg (3) und die Innenseite (6) der Rotorwand (5) einen Ringraum (7) eingrenzen, der Proben­ träger (2) aus einem den Grundkörper (1) abdeckenden Deckel­ teil (13) und einem in den Ringraum (7) eingreifenden Ring­ teil (14) besteht, der kleinere, obere Abschnitt (8) der Innenseite (6) zur Rotorachse stark geneigt ist und schräg nach außen verlaufende Aufnahmebohrungen (11) für Meßbecher (12) aufweist, der Ringteil (14) mit tiefer als die Aufnahme­ bohrungen (11) gelegenen, radialen Bohrungen (18) für Probe­ körper (19) versehen ist, wobei diese Bohrungen (18) und die Aufnahmebohrungen (11) einander zugeordnet in durch die Ro­ torachse definierten Ebenen liegen, der untere Abschnitt (9) der Innenseite (6) flache, leicht geneigte Einsenkungen (20) in der Höhe der Bohrungen (18) und diesen zugeordnet auf­ weist, die Einsenkungen (20) durch Überlaufrinnen (21) mit den Aufnahmebohrungen (11) in Verbindung stehen und der bo­ dennahe Abschnitt (10) der Innenseite (6) und die Außenseite (15) des Ringteils (14) als Paßflächen ausgeführt sind.

2. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt (9) der Innenseite (6) des Ringraumes (7) und der größere, untere Abschnitt der Außenseite (15) des Ringteiles (14) leicht geneigt sind und einen Ringspalt (16) einschließen.

3. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Ringteil (14) und dem Mittelsteg (3) ein ringförmiger Freiraum (17) verbleibt.

4. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Deckelteil (13) an seinem Umfang mit einem Dichtring (22) versehen ist und eine zentrische Bohrung (24) mit einer Einsenkung (25) aufweist, in die der mit einem Dichtungsring (26) versehene Bund (27) einer Verschlußschrau­ be (28) eingreift, die mit einem Gewindezapfen (4) des Mit­ telstegs (3) verschraubt ist.