DE4314846C2 - Rotor für Schwenkbecherzentrifugen - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor für Schwenkbecherzentrifugen nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rotors ist beispielsweise aus der DE 27 53 265 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Herstellungsverfahren eines Rotors einer Schwenkbecherzentrifuge mit Halterungen für mehrere Schwenkbecher wird der Rotor aus mehreren vorgefertigten Baugruppen zusammengesetzt. So werden die Halterungen aus paarweise angeordnete abgekröpfte Arme vorgefertigt und dann jeder Arm mit nach oben gekröpften, inneren Schenkel in eine Aufnahme der Nabe des Rotors eingelegt. Diese Schenkel werden dann von einer gemeinsamen Gegen­ platte radial von oben, mit einem Kragen außen übergriffen und formschlüssig in der Nabe des Rotors gehalten.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung des Rotors ist jedoch aufwendig und daher mit hohem Kostenaufwand verbunden. Ferner ist die Herstellung der vorgefertigten Rotorbaugruppen bedingt durch die hierbei erforderlichen genauen Passungen an den Schenkeln der Arme, der Aufnahme der Nabe und des Kragens der Gegenplatte relativ aufwendig und daher teuer in der Herstellung.

Ferner besteht durch das Ineinandersetzen und Verschrauben der einzelnen Rotorpaargruppen miteinander das Risiko, daß sich die Verschraubung dieser Teile löst, wodurch dann kein sicheres Betriebsverhalten mehr gewährleistet ist.

Ein gattungsgemäßer Rotor ist aus der US 3 750 941 bekannt. Zur Aufnahme der Schwenkbecher sind hierbei außen an dem Rotor angebrachte, radial einwärts gebogene Halterungen vorgesehen. In Betrieb werden diese Halterungen entgegen ihrer Biegung belastet, also durch die Zentrifugalkraft zurück- bzw. aufgebogen. Eine zuverlässige Aufnahme der Schwenkbecher ist damit nicht gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen herkömmlichen Rotor derart weiterzu­ bilden, daß dieser einfach und kostengünstig herzustellen ist, und gleichzeitig eine zuverlässige Funktion gewährleistet.

Die Lösung dieses Problems erfolgt durch die technische Lehre des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wesentlich hierbei ist, daß die Halterungen als Seitenteile ausgebildet sind, die parallel zu einem radial verlaufenden Einschnitt sind. Die Seitenteile sind mit den Einhängeöffnungen für die Becher versehen.

Zur Herstellung werden die Einschnitte sowie die die Einhängeöffnungen bildenden Ausnehmungen in einem scheibenförmigen Material angebracht. Danach werden die durch die Einschnitte und Ausnehmungen definierten Seitenteile aus der Ebene der Scheibe heraus umgebogen.

Die hiermit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nun nicht mehr die aufwendig herzustellenden Einzelbaugruppen des Rotors vorgefertigt und dann in einem Montagevorgang zusammengesetzt werden müssen, sondern nun erfindungsgemäß der gesamte Rotor als ein gesamtes Teil in verhältnismäßig einfachen Verfahrens­ schnitten hergestellt werden kann. Folglich kann der erfindungsgemäße Rotor jedoch wesentlich kostengünstiger hergestellt werden.

Nach dem Anbringen der Trennschnitte und der Ausnehmungen und vor dem Umbiegen der Seitenteile werden Sicken zwischen den Trennschnitten in dem scheibenförmigen Metallteil eingeformt. Damit können einerseits die Trennschnitte und die Ausnehmungen exakt und lagenrichtig in die noch flache Metallscheibe eingeformt werden, andererseits wird durch das Ausbilden der Sicken vor dem Umbiegen der Seitenteile ein nachträgliches Verbiegen bzw. Verändern der Position der hochgebogenen Halterungen zueinander vermieden.

Diese Sicken können in radialer Richtung zwischen den Trennschnitten angeordnet sein und verhindern so als Versteifung der Scheibe, daß die über die Halterungen an die Scheibe übertragenen Drehmomente aufgrund der an den eingehängten Schwenkbechern angreifenden Zentrifugalkräfte die Scheibe verwölben. Durch derartige dynamische Verwölbungen der rotierenden Scheibe könnten unerwünschte Schwingungen des Rotors auftreten.

Die Ausbildung des Rotors als Biegeteil ermöglicht es, die Trennschnitte in dem noch flachen scheibenförmigen Metallteil auszubilden, wobei der Zuschnitt derart vorgesehen ist, daß die Trennschnitte tangential an einem zum Scheibenumfang konzentrischen Kreis mit kleinerem Durchmesser in einem Umfangsbereich ausgebildet werden, welcher kleiner ist als der Quotient aus 360° dividiert durch die Anzahl der vorgesehenen Halterungspaare. Dieser Zuschnitt kann hierdurch also rationell vorgenommen werden.

Dabei können die Trennschnitte und Ausnehmungen mittels eines Laserstrahls ausgeschnitten werden.

Beim Einsatz eines solchen Laserstrahl-Schneidverfahrens kann nahezu jedes beliebige Schnittmuster in einem einzigen Arbeitsgang aus dem scheibenförmigen Werkstück ausgeschnitten werden

Die Trennschnitte können jeweils symmetrisch zu der Winkelhalbierenden des entsprechenden Umfangwinkelbereiches ausgeschnitten werden. Radial auswärts von den Trennschnitten und symmetrisch zu der Winkelhalbierenden können zum Umfang hin offene Einschnitte ausgeschnitten werden, welche über eine herzförmige Ausnehmung miteinander verbunden sind. Durch diese Ausnehmungen werden die Einhänge­ öffnungen für die Schwenkbecher bereits in ihrer endgültigen Form ausgebildet.

Mit einer derartigen Ausbildung der Trennschnitte und Ausnehmungen kann also der Zuschnitt des Rotors in einem einzigen Arbeitsgang angefertigt werden.

Dieser Zuschnitt kann nun in einem einfachen Biege- bzw. Preßvorgang in die endgültige Form des Rotors überführt werden, indem die durch die Trennschnitte und Ausnehmungen ausgeschnittenen Teile am Umfang der Scheibe in die gewünschte Richtung umgebogen werden.

Die Halterungen können alle zur gleichen Scheibenseite hin umgebogen werden oder aber die Halterungspaare werden jeweils abwechselnd nach oben und nach unten abgebogen. Bei abwechselnd abgebogenen Halterungen wird durch den abwechselnden Aufhänge­ punkt der Schwenkbecher oberhalb und unterhalb der Rotor­ scheibe ein gewisser Momentenausgleich in der Rotor­ scheibe geschaffen, so daß auf radial verlaufende Sicken zur Versteifung der Rotorsteife verzichtet werden kann, ohne daß dadurch bei der Rotation Biegeschwingungen auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben,

Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung durch den Rotor mit eingehängten Schwenkbechern in montiertem Zustand;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zuschnitt des Rotors;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Rotor in seiner endgültigen Form;

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung entlang des Schnitt­ verlaufes A-A in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang des Schnittverlaufes B-B in Fig. 3;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Schwenkbecher;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Schwenkbecher nach Fig. 6.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 1 dieser Rotor in einsatzbereitem Zustand dargestellt.

Hierbei ist die Rotorscheibe 20 auf den Rotorkopf 25 aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Die Rotorscheibe 20 und der Rotorkopf 25 bilden so zusammen den Schleuder­ kopf 30.

Jeweils an den beiden äußeren Enden der Rotorscheibe 20 sind Schwenkbecher 36 in den Halterungen der Rotor­ scheibe 20 schwenkbar eingehängt.

In Fig. 2 ist der Zuschnitt des Rotors dargestellt, wie er nach einem ersten Verfahrens­ schritt zur Herstellung vorliegt. Die Rotorscheibe 20 besteht im wesentlichen aus einer kreisförmigen Scheibe, welche in der Mitte eine zentrale Bohrung 21 aufweist, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der an dem Rotorkopf 25 ausgebildeten Nabe ist, auf welche die Rotorscheibe 20 zur Zentrierung auf dem Rotorkopf 25 aufgesteckt wird. Durch die symmetrisch auf einem Teilkreis angeordneten Bohrungen 22 hindurch wird die Rotorscheibe 20 mittels Schrauben fest auf den Rotorkopf 25 auf­ geschraubt.

Gleichmäßig über den Umfang verteilt sind jeweils achsensymmetrisch zu der Drehachse 23 Trennschnitte 37 und Ausnehmungen 34 ausgebildet, welche über Einschnitte 33 und 35 radial zum äußeren Umfang der unverformten Rotorscheibe 20 hin offen sind. Hierbei bilden die Trennschnitte 37, die Ausnehmungen 34 und die Einschnitte 33, 35 jeweils eine Figur, die achsensymmetrisch zu einer Durchmesserlinie der Rotorscheibe 20 ist, wobei die Einschnitte 33, 35 koaxial zu dieser Durchmesserlinie angeordnet sind. Durch diese als symmetrische Figuren angeordneten Trennschnitte 37, Ausnehmungen 34 und Einschnitte 33, 35 wird die Form und Gestaltung der Seiten­ teile 39, 40 definiert, welche die Halterungen für die in Trägerteilen 31 angeordneten Schwenkbecher 36 bilden.

Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, sind jeweils zwei dieser Halterungen spiegelsymmetrisch zu der ent­ sprechenden Durchmesserlinie einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die Ausnehmungen 34 jeweils die Einhängeöffnungen für die als horizontale Zapfen 45 ausgebildete Schwenkachse der Schwenkbecher 36 bilden. Die Trennschnitte 37 bilden jeweils die radial einwärts gerichteten Flanken der Seitenteile 39, 40, die jeweils freien Enden der Trennschnitte 37 münden in Freistich­ bohrungen 38, welche verhindern sollen, daß beim anschließenden Umbiegen der Seitenteile 39, 40 aus der Scheibenebene heraus Risse entlang dieser Biege­ linie auftreten.

Die hierin dargestellte Form der Trennschnitte 37 ist nicht zwingend erforderlich, sondern diese Trennschnitte 37 können beispielsweise in Form eines Kreisbogens ausgebildet werden, dessen Scheitelpunkt der Drehachse 23 zugewandt ist. Denkbar sind alle Formen, welche ein anschließendes Umbiegen der dadurch ausgeschnittenen Metallteile in der vorgesehenen Weise ermöglichen.

In Fig. 3 ist ein Rotor in seiner endgültigen Form dargestellt. Wie hieraus gut zu erkennen ist, sind die Seitenteile 39, 40 jeweils paarweise parallel einander gegenüberliegend aus der Ebene der Rotorscheibe 20 gebogen und bilden zwischen sich so eine Ausnehmung 41, in welcher ein Schwenkbecher 36 in der in Fig. 1 dargestellten Lage, nämlich mit vertikaler Längsachse, eingesetzt werden kann.

Dadurch, daß wie zuvor zu Fig. 2 ausgeführt, die einzelnen Figuren bestehend aus Trennschnitten 37, Ausnehmungen 34 und Einschnitten 33, 35 spiegelsymmetrisch zu einer Durchmesserlinie der Rotorscheibe 20 ausgebildet sind, bilden nun die Ausnehmungen 34 die Einhänge­ öffnungen 43 für die Schwenkzapfen 45 der Schwenkbecher 36.

Da die Seitenteile 39, 40 paarweise einander parallel gegenüberliegend im wesentlichen rechtwinklig aus der Ebene der Rotorscheibe 20 heraus abgebogen sind, befinden sich auch die Einhängeöffnungen 43 fluchtend einander gegenüberliegend auf einer horizontalen Linie. Diese Linie entspricht der Schwenkachse der Schwenkbecher 36.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind diese Einhängeöffnungen 43 in Form horizontal liegender langlochähnlicher Ausnehmungen ausgebildet, wobei diese teilweise nach oben hin offen sind. Diese nach oben hin ausgebildete Öffnung ist dabei so angeordnet, daß die Ausnehmungen auf der radial nach außen weisenden Seite jeweils oben in den Seitenteilen 39, 40 ein Hakenende 42 ausbilden, durch welches die Einhängeöffnungen 43 eine kreisbogen­ förmige Ausnehmung besitzen, die in einem Umschlingungs­ winkelbereich von mindestens 270° geschlossen ist.

In diese Einhängeöffnungen 43 werden nun von oben her die Zapfen 45 der Schwenkbecher 36 eingehängt und durch die gewählte Form dieser Einhängeöffnungen 43 im Bereich dieser radial auswärts angeordneten Hakenenden 42 sicher gelagert.

Wird nun die Rotorscheibe 20 in Drehung um die vertikale Drehachse 23 versetzt, so erfahren die Schwenkbecher 36 aufgrund der auftretenden Zentrifugal­ kraft und der gewählten Anbringung der Schwenkzapfen 45 am oberen offenen Ende der in einem Ring 44 mit Zapfen 45 angeordneten Schwenkbecher 36 (Fig. 6) ein Auslenkmoment, welches diese um die horizontale Schwenkachse der paarweise einander gegenüberliegend angeordneten Einhängeöffnungen 43 auslenkt, und wobei die Hakenenden 42 die Zapfen 45 sicher in der Einhängeöffnung 43 gehalten werden.

Jeweils zwischen einem Paar der einander gegenüber­ liegenden Seitenteile 39, 40 sind in radialer Richtung verlaufende Sicken 32 ausgebildet, welche - wie in Fig. 3 dargestellt - ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen sind und von einem konzentrisch zur Bohrung 21 gedachten Teilkreis 24 aus radial nach außen bis in den Bereich der Rotor­ scheibe 20 verlaufen, welche jeweils zwischen einem Seitenteil 39 und einem Seitenteil 40 liegt. Durch die Ausbeulung dieser Sicken 32 aus der Scheiben­ ebene heraus (Fig. 4) wird die Rotorscheibe 20 in radialer Richtung versteift, um so den über die Seitenteile 39, 40 in die Rotorscheibe 20 eingeleiteten Drehmomente ein größeres Biegewiderstandsmoment entgegenstellen zu können und eventuelle Wölbungen in diesem Bereich vermeiden zu können.

Bezugszeichenliste

20 Rotorscheibe
21 Bohrung
22 Bohrung
23 Drehachse
24 Teilkreis
25 Rotorkopf
30 Schleuderkopf
31 Trägerteil
32 Sicke
33 Einschnitt
34 Ausnehmung
35 Einschnitt
36 Schwenkbecher
37 Trennschnitt
38 Freistichbohrung
39 Seitenteil
40 Seitenteil
41 Ausnehmung
42 Hakenende
43 Einhängeöffnung
44 Ring
45 Schwenkzapfen

Claims (5)

1. Rotor für Schwenkbecherzentrifugen mit paarweise parallel angeordneten Halterungen für Schwenkbecher, wobei jeweils ein Schwenkbecher zwischen zwei Halterungen gelagert ist, der Rotor als einstückiges, im wesentlichen scheibenförmiges Metallbiegeteil ausgebildet ist und die Halterungen aus der Scheibenebene herausgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen als zu einem radial verlaufenden Einschnitt (33) parallele Seitenteile (39, 40) ausgebildet sind, wobei die Seitenteile (39, 40) mit den zugehörigen Einhängeöffnungen (43) versehen sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (39, 40) alle zur oberen Scheibenfläche hin abgewinkelt sind.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (39, 40) gleichmäßig über den Umfang des Rotors verteilt sind.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhängeöffnung (43) als horizontal liegende langlochähnlche Ausnehmung in dem Seitenteil (39, 40) ausgebildet ist, wobei die Ausnehmung auf dem zum Umfang des Rotors weisenden Ende mittels eines Hakenendes (42) in einem Umschlingungswinkelbereich von mindestens 270° nach oben hin geschlossen ist.

5. Rotor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den paarweise ausgebildeten Seitenteilen (39, 40) in radialer Richtung auf dem Rotor Sicken (32) vorgesehen sind.