DE3922914A1 - Zentrifuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zentrifu­ gen, insbesondere auf Mittel zur Befestigung des Gebers einer Zentrifuge zur Messung der Umlaufgeschwin­ digkeit ihres Rotors, und kann vorwiegend zur Kontrolle der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge bei der Durchführung von Arbeiten auf dem Gebiet der Biotechnolo­ gie, der Biophysik, der Biologie und in anderen Gebieten angewendet werden.

Bekanntlich darf die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors einer Zentrifuge einen vorgegebenen Sollwert nicht über­ steigen, da dies zu ernsthaften Betriebsstörungen ein­ schließlich des Rotorbruchs und des Ausfalls der Zentri­ fuge führen kann.

Dies ist besonders von dem Standpunkt aus wichtig, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Rotoren moderner Zentrifugen einige zehn Tausend Umdrehungen in der Minute beträgt. Des­ halb haben alle Zentrifugen einen Geber, der die Umlaufgeschwindigkeit über­ wacht und die Abschaltung der Speisung des Zentrifugenan­ triebs und folglich die Stillsetzung des Rotors gewährlei­ stet, wenn die Umlaufgeschwindigkeit des letzteren den vor­ gegebenen Sollwert übersteigt.

In der Regel benutzt man zur Lösung dieser Aufgabe ei­ ne an der unteren Stirnfläche des Rotors befestigte Schei­ be mit einander abwechselnden Marken, die sich beispiels­ weise nach der Farbe unterscheiden. Diese Marken werden von einem gegenüber angebrachten Geber, der beispielsweise ein optischer Geber ist, abgelesen.

Unabhängig vom Typ des verwendeten Gebers soll dieser eine optimale Empfindlichkeit gegen die Umlaufgeschwindig­ keit des Rotors besitzen, was durch Änderung seiner Lage erreicht werden kann. Hierbei kann die konstruktive Aus­ führung der Einrichtung zur Anbringung des Gebers und Einstel­ lung seiner Lage kompakt sein, wobei die Stelle zur Auf­ nahme des Gebers in jeder beliebigen Zentrifuge stets durch den Raum zwischen Antrieb und Rotor beschränkt ist.

Darüber hinaus soll die Konstruktion eine hohe Zuver­ lässigkeit sowohl aus der Sicht der Fixierung des Gebers in einer gewählten Lage, als auch vom Stand­ punkt der Montage und Demontage z. B. bei einer vorbeugen­ den Instandsetzung aus gewährleisten.

Bekannt ist eine Einrichtung (US, A, 36 93 023), die zur Kontrolle der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors einer Zentrifuge verwendet werden kann. Allerdings gestattet die Konstruktion dieser Einrichtung es nicht, die Lage des Ge­ bers aus der Sicht seiner optimalen Empfindlichkeit gegen die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors heraus einzustellen.

Außerdem enthält die Konstruktion eine große Anzahl von Elementen, was diese Konstruktion im ganzen kompli­ ziert macht. Die Anwendung einer solchen Konstruktion ist unrationell infolge ihrer Kompliziertheit und unzureich­ enden Zuverlässigkeit, die durch die Unmöglichkeit der Optimie­ rung der Empfindlichkeit des Gebers gegen die Umlaufge­ schwindigkeit des Rotors bedingt ist.

Bekannt ist ferner eine Zentrifuge (EP, A, 01 39 290), in der die Möglichkeit einer Lageänderung des Gebers aus der Sicht seiner optimalen Empfindlichkeit gegen die Um­ laufgeschwindigkeit des Rotors der Zentrifuge vorgesehen ist. Der Geber ist auf einer Montageplatte angebracht, die sich in der Vertiefung eines Ringes befindet, der auf der Sitzfläche des Gehäuses eines den Rotor der Zentrifuge in Drehung versetzenden Antriebs angeordnet ist.

Die Zentrifuge enthält einen Antrieb, der den Rotor umlaufend antreibt, dessen Umlaufgeschwindigkeit durch ei­ nen Geber (einen Fotogeber) überwacht wird, der auf der Montageplatte angebracht ist, welche sich in der Vertiefung eines Tragringes befindet, der auf der Sitzfläche des An­ triebsgehäuses angeordnet ist. Der Geber hat die Möglich­ keit zur Verschiebung relativ zur unteren Oberfläche des Rotors in die Lage der optimalen Empfindlichkeit gegenüber dessen Umlaufgeschwindigkeit. An der unteren Oberfläche des Rotors ist ein spezieller Geschwindigkeitsanzeiger ange­ bracht. Eine fotoempfindliche Einrichtung, die die Umlauf­ geschwindigkeit des Rotors (Drehzahl) registriert, ist an der Montageplatte des Gebers angebracht, welche einen Vor­ sprung mit einer solchen Abmessung besitzt, die es ge­ stattet, die fotoempfindliche Einrichtung an der Montage­ platte anzubringen. Die Montageplatte des Fotogebers ist mit dem Tragring mittels zweier Regelelemente verbunden, die sich an den Enden der Montageplatte befinden. Mit Hil­ fe der Regelelemente erfolgt die Verschiebung der Montage­ platte zusammen mit dem Fotogeber relativ zum Tragring, und die fotoempfindliche Einrichtung wird auf diese Weise in einem optimalen Abstand in bezug auf den an der unteren Oberfläche des Rotors angebrachten Geschwindigkeitsanzei­ ger eingestellt.

Jedoch ist die Konstruktion dieser Einrichtung kom­ pliziert und enthält eine große Anzahl von Elementen für die Befestigung sowohl des Ringes als auch der Montage­ platte. Dabei besitzt das Hauptelement der Befestigung des Ringes verschiedene komplizierte Ausschnitte und Kopplun­ gen. Im Zusammenhang damit, daß die Lageregelung des Ge­ bers durch Verschiebung der Montageplatte mit Hilfe von zwei Regelelementen - Schrauben - geschieht, ist es schwer, selbst bei gleichzeitiger Drehung dieser Schrauben eine genau ver­ tikale Orientierung des Gebers in bezug auf die untere Oberfläche des Rotors der Zentrifuge sicherzustellen. Dies führt unvermeidlich zur verminderten Genauigkeit der Mes­ sung der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors und als Folge da­ von zur Senkung der Zuverlässigkeit der Zentrifuge. Hier­ bei ist das Einstellen arbeitsintensiv und nimmt viel Zeit in Anspruch.

Ein anderer Nachteil dieser Zentrifuge besteht darin, daß das Fotoelement des Gebers an der Montageplatte ange­ leimt ist. Dies erlaubt es einerseits nicht, eine schnel­ le Auswechselung des Fotoelementes im Falle seines Defek­ tes vorzunehmen, und setzt andererseits ebenfalls die Zu­ verlässigkeit der Einrichtung herab. Somit ist die bekann­ te Konstruktion kompliziert, erschwert den Prozeß der Ein­ stellung und gewährleistet nicht die geforderte Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

Das Ziel der Erfindung ist eine Vereinfachung der Kon­ struktion bei Erhöhung der Einstellgenauigkeit und Zuverläs­ sigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zen­ trifuge zu schaffen, in der durch eine einfache Konstruk­ tion der Einrichtung zur Einstellung des Gebers für die Umlaufgeschwindigkeit des Zentrifugenrotors die Lageeinstellung des Gebers vereinfacht wäre und ei­ ne hohe Zuverlässigkeit sowohl hinsichtlich der Fixierung des Gebers in der gewählten Lage als auch hin­ sichtlich der Fixierung des Fotoelementes des Gebers ge­ währleistet wäre.

Dies wird dadurch erreicht, daß in der Zentrifuge, die einen Antrieb enthält, welcher den Rotor dreht, dessen Um­ laufgeschwindigkeit durch einen Geber überwacht wird, der auf einer Montageplatte angebracht ist, welche sich in der Vertiefung eines Ringes befindet, der auf der Sitzfläche des Antriebsgehäuses angeordnet ist, wobei der Geber die Möglichkeit zur Verschiebung relativ zur unteren Oberflä­ che des Rotors in die Lage der optimalen Empfindlichkeit gegen dessen Umlaufgeschwindigkeit hat, erfindungsgemäß die Montageplatte in der erwähnten Vertiefung des Ringes unbe­ weglich befestigt ist, während in dem Ring eine Bohrung ausgeführt ist, in der ein bewegliches Element unterge­ bracht ist, das mit Möglichkeit der Berührung der gekrümmten Sitzfläche des Antriebsgehäuses angeordnet ist und eine Verschiebung des genannten Ringes relativ zur unteren Oberfläche des Rotors zur Einstellung des Gebers in einem aus der Sicht der optimalen Empfind­ lichkeit gegen die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors heraus bestimmten Abstand von dieser Oberfläche gewährleistet.

Als Ergebnis ist eine einfache Konstruktion der Regel­ einrichtung zur Einstellung des Gebers für die Umlaufge­ schwindigkeit des Rotors der Zentrifuge geschaffen worden.

Es ist bevorzugt, die Bohrung zur Unterbringung des beweglichen Elementes längs einer Tangente an die Sitz­ fläche des Antriebsgehäuses zu orientieren. Dabei ist das bewegliche Element zweckmäßigerweise mit einer Ausnehmung auszuführen, deren Form gegenseitig ergänzend zur Sitz­ fläche des Antriebsgehäuses ist.

Hierbei ist es zweckmäßig, das bewegliche Element an einem Ende mit einem Gewinde zu versehen, auf welchem eine Mutter angeordnet ist, die das bewegliche Element fixiert. Bei nicht fixiertem beweglichem Element wird eine Ver­ schiebung des Ringes relativ zur unteren Oberfläche des Rotors in eine vom Standpunkt der optimalen Empfindlich­ keit des Gebers aus gewählte Lage gewährleistet, und bei der Fixierung des beweglichen Elementes wird der Ring in der gewählten Lage festgehalten.

Zweckmäßigerweise wird in der Zentrifuge bei zy­ lindrischer Form der Sitzfläche des Antriebsgehäuses der Krümmungsradius der Ausnehmung des beweglichen Elementes im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der zylindri­ schen Sitzfläche ausgeführt.

Als Ergebnis wird die Möglichkeit zur Verschiebung des Ringes bei der Lageregelung des Gebers nicht nur längs der Vertikalen sondern auch in bezug auf die Antriebsach­ se gewährleistet. Dabei gewährleistet das bewegliche Ele­ ment sowohl die Einstellung des Gebers als auch dessen zu­ verlässige Fixierung in einer vom Standpunkt der optimalen Empfindlichkeit gegen die Rotorgeschwindigkeit ausgewähl­ ten Lage.

In der bevorzugten Ausführungsform der Zentrifuge ist das Fotoelement des Gebers in einer vertikalen Vertiefung der Montageplatte angeordnet. Dabei kann zur Fixierung des Fotoelementes in dieser Vertiefung beispielsweise ein ela­ stischer Stab verwendet werden.

Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben und anhand von Zeichnungen erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 im Vertikalschnitt das Antriebsgehäuse der Zentrifuge mit Rotor und eine Einrichtung zur Einstellung des Gebers für die Umlaufgeschwindigkeit des Zentrifugenrotors, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das Gehäuse im Querschnitt durch die Anordnungs­ stelle der Bohrung mit dem beweglichen Element, gemäß der Erfindung;

Fig. 3 getrennt in der Axonometrie den Aufsatz, den Ring, die Montageplatte, das Fotoelement des Gebers und einen Teil des Antriebsgehäuses, gemäß der Erfindung;

Fig. 4 die an der unteren Oberfläche des Rotors der Zentrifuge angebrachte Scheibe mit Marken, gemäß der Er­ findung;

Fig. 5 die Befestigung der Montageplatte im Ring, die Öffnung zum Herausführen der Leitungen des Fotoelementes des Gebers und die Schraube des beweglichen Elementes, ge­ mäß der Erfindung;

Fig. 6 (a, b, c) Etappen des Einstellprozesses der Ein­ richtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Zentrifuge enthält einen Ring 1, der auf der Sitzfläche 2 des Antriebsgehäuses der Zentrifuge angeordnet ist.

In einer Vertiefung 3 des Ringes 1 ist eine Montage­ platte 4 mit einem darauf angebrachten Geber 5 unterge­ bracht, der in einer vertikalen Vertiefung 6 der Montage­ platte 4 mittels eines elastischen Stabes 7 fixiert ist.

Die Montageplatte 4 ist in der Vertiefung 3 des Rin­ ges 1 unbeweglich befestigt, während im Ring 1 eine Boh­ rung 8 ausgeführt ist, in welcher sich ein bewegliches Ele­ ment 9 (Fig. 9) befindet, das mit einer Krümmungsfläche zum Angriff an der gekrümmten Sitzfläche 2 des An­ triebsgehäuses eingerichtet ist. Dabei liegt die Achse der Bohrung 8 längs einer Tangente an die genannte Sitzflä­ che 2 des Antriebsgehäuses, während das bewegliche Element 9 (Schraube) eine Ausnehmung 10 aufweist, deren Form ge­ genseitig ergänzend zur erwähnten Sitzfläche 2 ist. Bei der zylindrischen Form dieser Sitzfläche 2, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Krümmungsradius der Ausnehmung 10 des Elementes 9 im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der zylindrischen Sitzfläche 2. In der konkreten Ausführungs­ form des beweglichen Elementes 9 besitzt dieses an einem Ende ein Gewinde, auf dem eine das bewegliche Element 9 fixierende Mutter 11 angeordnet ist. Bei nichtfixiertem Element 9 ist eine freie Verschiebung des Ringes 1 längs der Sitzfläche 2 des Antriebsgehäuses sichergestellt. Bei der Fixierung des beweglichen Elementes 9 wird der Ring 1 mit Hilfe der Mutter 11 in der Stellung der opti­ malen Empfindlichkeit des Gebers 5 gehalten.

Die Montageplatte 4 (Fig. 5) ist in der Vertiefung 3 des Ringes 1 vermittels Schrauben 12 unbeweglich befe­ stigt, wobei in der Montgeplatte 4 eine Öffnung 13 zum Herausführen von Leitungen vorgesehen ist, die von dem Foto­ element des Gebers 5 (Fig. 1) abgehen.

Auf einer durch das Antriebsgehäuse hindurchgeführ­ ten biegsamen Welle 14 ist ein Aufsatz 15 befestigt, der zur Aufnahme eines Rotors 16 der Zentrifuge bestimmt ist.

An der unteren Oberfläche des Rotors 16 ist eine Scheibe 17 befestigt, die Marken 18 (Fig. 4) aufweist und so angeordnet ist, daß beim Umlauf des Rotors 16 (Fig. 1) die Marken die Empfindlichkeitszone des Fotoelementes des Gebers 5 passieren.

Darüber hinaus wird der Geber 5 bei der Ver­ schiebung des Ringes 1 in dem aus der Sicht der optima­ len Empfindlichkeit gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 16 heraus bestimmten Abstand von dessen unterer Ober­ fläche eingestellt.

Die Zentrifuge arbeitet wie folgt.

Vor der Montierung des Rotors 16 steckt man auf den Aufsatz 15 ein Kaliber 19 (Fig. 6a) auf, das eine ebensol­ che Aufnahmebohrung wie der Rotor 16 besitzt. Jedoch ist die Tiefe dieser Bohrung beim Kaliber 19 um das Maß des Arbeitsspaltes zwischen der Scheibe 17 (Fig. 1) und dem Ring 1 größer. Danach verschiebt man den Ring 1 bis zum An­ schlag gegen die untere Stirnfläche 20 des Kalibers 19. Die­ se Lage entspricht der höchsten Empfindlichkeit des Ge­ bers 5. Den Ring 1 befestigt man in dieser Lage durch Fest­ ziehen der Mutter 11 (Fig. 6b) und die Einstel­ lung ist beendet. Alsdann nimmt man das Kaliber 19 vom Aufsatz 15 (Fig. 6c) ab und setzt den Rotor 16 (Fig. 1) auf denselben auf, welcher beim Einschalten des (nicht gezeig­ ten) Antriebs in Drehung versetzt wird. Hierbei liest der Geber 5, beispielsweise ein optisches Paar, die Marken 18 (Fig. 4) von der an der unteren Oberfläche des Rotors 16 (Fig. 1) angebrachten Scheibe 17 ab und erzeugt ein elek­ trisches Signal, das in einen (nicht gezeigten) Steuerblock gelangt. Dadurch wird die Kontrolle der Drehzahl des Ro­ tors 16 der Zentrifuge zustande gebracht.

In der Zentrifuge wird eine hohe Genauigkeit der Kon­ trolle der Drehzahl des Rotors 16 dank der Möglichkeit ge­ währleistet, eine optimale Lage und eine garantierte Orien­ tierung des Fotoelementes des Gebers 5 zu wählen. Überdies wird die maximale Bequemlichkeit im Betrieb sichergestellt dank der Fixierung und Einstellung mit Hilfe des Elemen­ tes 9 und dank der möglichen Auswechselung des Gebers 5 durch Entfernen des elastischen Stabes 7 aus der Montage­ platte 4.

Claims (6)

1. Zentrifuge, enthaltend
einen Antrieb, der einen Rotor (16) dreht,
einen Geber (5), der auf einer Montageplatte (4) an­ gebracht ist und die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (16) überwacht, wobei
die Platte (4) sich in der Vertiefung (3) eines Ringes (1) befindet und
der Ring (1) auf der Sitzfläche (2) des Antriebs­ gehäuses angeordnet ist, und
wobei der Geber (5) die Möglichkeit zur Verschiebung relativ zur unteren Oberfläche des Rotors (16) in die Lage der optimalen Empfindlichkeit gegenüber dessen Umlaufgeschwin­ digkeit hat, dadurch gekennzeichnet, daß
die Montageplatte (4) in der erwähnten Vertiefung (3) des Ringes (1) unbeweglich befestigt ist,
in dem Ring (1) eine Bohrung (8) ausgeführt ist,
in der Bohrung (8) ein bewegliches Element (9) unterge­ bracht ist, das mit Möglichkeit der Berührung der gekrümmten Sitzfläche (2) des Antriebsgehäu­ ses angeordnet ist und eine Verschiebung des genannten Rin­ ges (1) relativ zur unteren Oberfläche des Rotors (16) zur Einstellung des Gebers (5) in dem aus der Sicht der opti­ malen Empfindlichkeit gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (16) bestimmten Abstand von dieser Oberfläche gewährleistet.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse der genannten Bohrung (8) längs einer Tan­ gente an die genannte Sitzfläche (2) des Antriebsgehäuses liegt ist, das bewegliche Element (9) eine Ausnehmung (10) aufweist, deren Form gegenseitig ergänzend zur erwähnten Sitzfläche (2) des Antriebsgehäuses ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, daduch gekenn­ zeichnet, daß das bewegliche Element (9) an einem Ende ein Gewinde aufweist, auf welchem eine Mutter (11) an­ geordnet ist, die das bewegliche Element (9) fixiert, wobei bei nicht fixiertem beweglichem Element (9) eine Verschie­ bung des Ringes (1) relativ zur unteren Oberfläche des Ro­ tors (16) in eine vom Standpunkt der optimalen Empfindlich­ keit des Gebers aus gewählte Lage gewährleistet wird und bei der Fixierung des beweglichen Elementes (9) der Ring (1) in der gewählten Lage festgehalten wird.

4. Zentrifuge nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei zylindrischer Form der Sitzfläche (2) des Antriebsgehäuses der Krümmungsradius der Ausnehmung (10) des beweglichen Elementes (9) im wesentli­ chen dem Krümmungsradius der zylindrischen Sitzfläche (2) gleich ist.

5. Zentrifuge nach Ansprüchen 2, 3, 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der unbeweglich befestigten Montageplatte (4) eine vertikale Vertiefung (6) zur Aufnah­ me des genannten Gebers (5) ausgeführt ist.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Geber (5) in der genannten Vertie­ fung (6) mittels eines elastischen Stabes (7) fixiert ist.