DE4330905A1 - Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung einer Separationskammer einer Zentrifuge - Google Patents
Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung einer Separationskammer einer ZentrifugeInfo
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- B04B5/0442—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation
Description
Die Erfindung stellt eine Verriegelungsvorrichtung für eine bekannte
Lageranordnung dar. Die bekannte Lageranordnung besteht aus zumindest drei
jeweils auf einem Lagerzapfen drehbar gelagerten, rotationssymmetrisch
angeordneten, in einer Ebene liegenden Laufrollen, die einen Laufring
zwischen sich führen und lagern, wobei die Lagerzapfen auf einer
Trägervorrichtung angeordnet sind, die ihrerseits um eine zentrale Achse
rotierend gelagert ist, die mit der Drehachse des Laufrings fluchtet und der
Laufring durch eine Antriebsvorrichtung so angetrieben wird, daß die
Trägervorrichtung und der Laufring, bezogen auf ein ortsfestes Gehäuse, mit
unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten rotieren. Eine solche
Lageranordnung wird insbesondere für Zentrifugen verwendet, bei der eine als
Einwegteil ausgebildete, einen Laufring aufweisende Separationskammer, an
welche eine Leitung fest angeschlossen ist, zwischen den Laufrollen gelagert
wird, wobei der freifliegende Schlauchabschnitt oder Leitungsteil mittels eines
auf der rotierenden Trägervorrichtung angeordneten Mitnehmers mit halber
Winkelgeschwindigkeit im Vergleich zu der rotierenden Separationskammer
umgeführt wird, so daß ein Verdrehen um seine Längsachse vermieden wird.
Die Trägervorrichtung wird in der Zentrifugentechnik auch als Rotor
bezeichnet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf Zentrifugen
beschränkt, sondern betrifft generell die gattungsgemäße allgemeine
Lageranordnung.
Eine Zentrifuge mit einer gattungsgemäßen Lageranordnung zur Lagerung der
Separationskammer ist beispielsweise in der deutschen, auf die Anmelderin
zurückgehenden, Patentanmeldung 42 20 232.9 beschrieben. Eine ähnliche
Lageranordnung ist aus der JP 56/76260A bekannt. Bei der zuletzt
beschriebenen Lageranordnung wird ein hohlzylinderförmiger Achsabschnitt
zwischen insgesamt sechs Laufrollen geführt, die in zwei Ebenen übereinander
angeordnet sind, wobei in jeweils einer Ebene drei Laufrollen in Form von
Kugellagern rotationssymmetrisch angeordnet sind. Dabei ist an dem im
wesentlichen senkrecht verlaufenden hohlen Achsabschnitt an seinem oberen
Ende eine Separationskammer angeordnet, und an seinem unteren Ende eine
Abflußleitung angeschlossen. Dabei wird ein freifliegender Abschnitt der
Leitung in dem Rotor geführt und läuft mit der halben Drehzahl um,
verglichen mit der Drehzahl der Separationskammer, um ein Verdrehen des
Schlauchabschnitts bzw. der gesamten Abflußleitung in sich selbst zu
verhindern. Das Grundprinzip, den freifliegenden Schlauchabschnitt mit halber
Winkelgeschwindigkeit um eine rotierende Separationskammer umzuführen, ist
aus der auf die Anmelderin zurückgehenden DE-PS 32 42 541 bekannt.
Bei der aus der japanischen Druckschrift bekannten Zentrifuge mit einer
gattungsgemäßen Lageranordnung ist vorgesehen, zwei übereinander
angeordnete Lager in radialer Richtung zu entfernen, um dadurch eine
Entnahme des Achsabschnitts und der mit ihm verbundenen
Separationskammer und der Abflußleitung zu ermöglichen. Bei einer ebenfalls
aus der japanischen Druckschrift bekannten Lageranordnung, bei der insgesamt
acht Lager in zwei Ebenen angeordnet sind, wobei jeweils vier Lager in einer
Ebene rotationssymmetrisch zueinander angeordnet sind, ist vorgesehen, an
insgesamt zwei Lagerstellen, d. h. bei jeweils zwei übereinander angeordneten
Lagern, die Lager in radialer Richtung zu entfernen, um eine Öffnung zu
schaffen, durch die der Achsabschnitt und mit ihm die Separationskammer und
die Abflußleitung in radialer Richtung entnommen werden können.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Lageranordnung ist somit bei einem
Austausch des geführten Laufringes oder Achsabschnitts, bzw. einer damit
verbundenen Separationskammer, nur sehr kompliziert zu handhaben, was
insbesondere dort störend ist, wo die Lageranordnung für eine Zentrifuge im
Krankenhausbetrieb verwendet wird. Zentrifugen mit einer gattungsgemäßen
Lageranordnung werden insbesondere zur Zellseparation von körpereigenen
Flüssigkeiten, wie insbesondere Blut, verwendet, wobei die Separationskammer
und die mit ihr fest verbundene Leitung häufig aus Kunststoff als Wegwerfteil
ausgebildet sind. Im täglichen Krankenhausbetrieb werden auf einer Zentrifuge
eine Vielzahl von Zentrifugiervorgängen zur Zellseparation vorgenommen,
wobei jedesmal - aus Inkompatibilitätsgründen - die Einweg-
Separationskammer ausgetauscht werden muß. Die aus dem Stand der Technik
bekannte Lageranordnung führt bei einem solchen Einsatz einer Zentrifuge mit
einer gattungsgemäßen Lageranordnung zu einer erheblichen Zeitverzögerung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße
Lageranordnung eine Verriegelungsvorrichtung zu schaffen, die ein schnelles
Entnehmen des Laufringes und insbesondere einer mit ihm verbundenen
Separationskammer bzw. ein schnelles Einlegen ermöglicht, und die einfach zu
bedienen und robust ist.
Die Lösung der Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Lageranordnung durch
eine Verriegelungsvorrichtung gelöst, bei der die Lagerzapfen auf in der
Trägervorrichtung relativ zu dieser verdrehbar gelagerten Bolzen exzentrisch
angeordnet sind, bei der ein mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die
Trägervorrichtung rotierendes oder umlaufendes Getriebebauteil mit den
Bolzen so in Eingriff steht, daß die mit dem Getriebebauteil in Eingriff
stehenden Bolzen bei Drehung des Getriebebauteils gleichzeitig relativ zu der
Trägervorrichtung verdreht werden, und das Getriebebauteil über mindestens
ein Koppelglied mit einer in dem Gehäuse gelagerten Welle gekoppelt ist, und
Mittel vorgesehen sind, um dem Getriebebauteil eine Relativbewegung in
Bezug auf die Trägervorrichtung aufzuprägen.
Dabei ist die Erfindung insbesondere auf eine Lageranordnung gerichtet, bei
der lediglich drei Laufrollen rotionssymmetrisch in einer Ebene angeordnet
sind. Es ist aber ohne weiteres denkbar, die Erfindung auch für eine
Lageranordnung zu verwenden, bei der zumindest sechs Laufrollen in zwei
Ebenen übereinander angeordnet sind, wie dies aus dem Stand der Technik
bekannt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das
Getriebebauteil, das mit den die Lagerzapfen der Laufrollen lagernden Bolzen
in Eingriff steht, eine Hohlwelle auf, die koaxial mit der Drehachse der
Trägervorrichtung bzw. des Rotors und mit der Drehachse des Laufringes
angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung wird eine besonders kompakte
Gestaltung einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ermöglicht, was
insbesondere dort von Wichtigkeit ist, wo eine Zentrifuge für den
Krankenhausbetrieb so kompakt konstruiert werden soll, daß sie als Tischgerät
eingesetzt werden kann. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Hohlwelle an
ihrem oberen Ende mit einem Zahnrad verbunden ist, das mit jeweils am
Umfang eines Bolzens angeordneten Zahnrädern in Eingriff steht. Dabei
können die am Umfang der Bolzen angeordneten Zahnräder als Segmente
ausgeführt sein, so daß eine Verzahnung lediglich in dem Bereich vorgesehen
ist, in dem sie tatsächlich benötigt wird. Durch die beschriebene Ausbildung
einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung, bei der Verzahnungen
verwendet werden, um das Getriebebauteil mit dem Bolzen zu koppeln, wird
eine besonders robuste Ausführung geschaffen, die sich insbesondere für einen
Dauerbetrieb im Krankenhaus eignet. Weiterhin ist vorgesehen, um eine
kompakte Gestaltung der gesamten Lageranordnung bzw. Zentrifuge weiter zu
fördern, daß die Hohlwelle über Wälzlager in einem mit dem Rotor
rotierenden Lagerflansch gelagert ist, daß weiter eine Getriebewelle zum
Antrieb des Laufrings über Wälzlager in der Hohlwelle gelagert ist und daß
der Rotor über Wälzlager in dem Gehäuse gelagert ist. Auf diese Weise wird
sozusagen ein konzentrischer Aufbau der gesamten Anordnung geschaffen, der
eine platzsparende Anordnung sämtlicher Wälzlager ermöglicht und dazu
beiträgt, die gesamte Vorrichtung kompakt aufzubauen.
Vorteilhaft ist weiterhin vorgesehen, daß ein an dem Gehäuse angeordneter
Motor mit einer Ausgangswelle versehen ist, auf der zwei Scheiben angeordnet
sind, von denen eine erste über ein erstes Zugmittel, insbesondere in Form
eines Treibriemens, den Rotor antreibt, und eine zweite Riemenscheibe über
ein zweites Zugmittel, wiederum in Form eines Treibriemens, mit gleicher
Drehzahl die Hohlwelle antreibt. Eine solche Ausführungsform bietet den
Vorteil, daß die Mittel, um dem Getriebebauteil, das mit den Bolzen in
Eingriff steht und ein Verschwenken der Laufrollen bewirken soll, eine
Relativbewegung in bezug auf die Trägervorrichtung bzw. den Rotor
aufzuprägen, einfach ausgestaltet werden können, insbesondere, indem das
zweite, in Form eines Treibriemens ausgebildete Zugmittel über Schaltrollen
geführt wird. Dabei ist sowohl das auflaufende wie das ablaufende Trum des
Treibriemens um jeweils eine Schaltrolle geführt, wobei die Achsen der
Schaltrollen in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Treibriemens
verschiebbar sind. Die Achsen der beiden Schaltrollen sind dabei vorzugsweise
auf einem gemeinsamen, verschiebbaren Schlitten angeordnet, der darüber
hinaus mit einem Betätigungsmittel, beispielsweise in Form eines
Linearmotors, verbunden sein kann, das elektrisch ansteuerbar ist. Bevorzugt
ist dabei vorgesehen, daß der Umschlingungswinkel jeweils eines Trums um
eine Schaltrolle 180° beträgt. Vorteilhaft ist dabei eine Anordnung des
Treibriemens der Gestalt, daß die Außenseite des Treibriemens auf den beiden
Schaltrollen geführt ist, während die Innenseite der antreibenden Scheibe
zugewandt ist. Vorteilhaft sind dabei zwei weitere Laufrollen in Form von
Spannrollen vorgesehen, die einen Umschlingungswinkel von 180° um die
Schaltrollen ermöglichen sowie die Riemenspannung auf einer für die
funktionsweise notwendigen Spannung halten.
Durch die beschriebene Anordnung wird auf einfache und höchst zweckmäßige
Weise ein Mittel geschaffen, um dem mitrotierenden Getriebebauteil gegenüber
dem Rotor eine Relativbewegung aufzuprägen, die dazu führt, daß die Bolzen
gedreht werden und die exzentrisch angeordneten Lagerzapfen mit samt der
Laufrollen radial nach außen schwenken, so daß der Laufring und mit ihm die
Separationskammer in axialer Richtung nach oben entnommen werden kann.
Alternativ zu der beschriebenen Ausführungsform der Mittel zum Aufbringen
der Relativbewegung kann eine Anordnung gewählt werden, bei der die
Hohlwelle über ein Umlaufgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe
angetrieben wird, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, daß die Hohlwelle
von einem Hohlrad des Planetengetriebes umgeben ist, das auf einem
Wälzlager gelagert ist, das sich an der Außenseite der Hohlwelle abstützt. An
einem Ende der Hohlwelle kann ein Flansch angeordnet sein, der als
Planetenradträger fungiert und Planetenräder trägt, die durch ein auf der
zentralen Getriebewelle angeordnetes Sonnenrad angetrieben werden, wobei die
Übersetzung des gesamten Planetengetriebes so gewählt ist, daß die Hohlwelle
mit der gleichen Drehzahl rotiert wie der Rotor bzw. die Trägervorrichtung für
die Lagerzapfen der den Laufring haltenden Laufrollen. Bei stillstehendem
Hohlrad ist so ein normaler Betrieb der Zentrifuge möglich. Zum Öffnen der
Lageranordnung, d. h. um eine Relativbewegung zwischen Hohlwelle bzw. dem
daran angelenkten Getriebebauteil und dem Rotor (der Trägervorrichtung) zu
bewirken, kann das Hohlrad verdreht werden, beispielsweise durch einen
aufliegenden Treibriemen, oder aber bevorzugt über eine Außenverzahnung, in
die ein Zahnrad eines Stellmotors eingreift.
Auf diese Weise wird ebenfalls eine äußerst kompakte Bauform der
erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ermöglicht, so daß die gesamte
Lageranordnung mit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung auch für
Tischgeräte verwendet werden kann.
Beide Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere geeignet für eine
Anordnung von Laufrollen, die lediglich in einer Ebene liegen, wobei aber
eine Anordnung von Laufrollen in mehr als einer Ebene, insbesondere in zwei
Ebenen, ohne weiteres möglich ist. Bei Anordnung von Laufrollen in lediglich
einer Ebene ist insbesondere vorgesehen, daß die Laufrollen eine im
Querschnitt konkav oder konvex geformte Lauffläche aufweisen und der
Laufring eine im Querschnitt komplementär dazu konvex oder konkav
geformte Lauffläche, so daß in axialer Richtung bei zusammengeführten
Laufrollen, d. h. geschlossener Verriegelungsvorrichtung in axialer Richtung
der Separationskammer bzw. des Laufrings ein Formschluß geschaffen wird,
so daß der Laufring und das mit ihm verbundene Teil, insbesondere eine
Separationskammer, sicher geführt werden.
Durch die erfindungsgemäß ausgestaltete Verriegelungsvorrichtung ist es
möglich, stationäre, d. h. nichtrotierende Bedienungselemente, die
beispielsweise am Gehäuse einer Zentrifuge angeordnet sind, vorzusehen, so
daß die Handhabung der Verriegelungsvorrichtung sehr einfach ist. Weiterhin
ist eine elektrische Betätigung der Verriegelungsvorrichtung ohne weiteres
möglich, ohne daß ein elektrischer Schaltstrom über rotierende Kontakte,
beispielsweise in Form von Schleifringen, geführt werden muß. Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Verriegelung in jeder Position des Rotors (der
Trägervorrichtung) bedient werden.
Grundsätzlich ist die Erfindung für alle insgesamt rotierenden
Lageranordnungen geeignet, bei denen eine Bewegung von einem stationären
Gehäuse aus in ein rotierendes System, beispielsweise einen Rotor, eingeleitet
werden soll.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Zentrifuge mit aufgesetzter
Separationskammer und einer Verriegelungsvorrichtung für eine
Lageranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 2 einen schematisierten Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
und
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Zentrifuge mit aufgesetzter
Separationskammer mit einer Verriegelungsvorrichtung für eine
Lageranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
In den Fig. 1 und 2 sowie in der das zweite Ausführungsbeispiel darstellenden
Fig. 3 sind identische oder funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
Eine Zentrifuge 10 weist eine Separationskammer 12 auf, in der eine
Flüssigkeit, beispielsweise Blut, in Bestandteile verschiedener Dichte getrennt
werden soll. Die Separationskammer 12 ist mit einem Laufring 14 einstückig
ausgebildet, dessen Lauffläche 16 im Querschnitt konvex ist. Mit der konvexen
Lauffläche 16 greift der Laufring 14 in entsprechend komplementär konkav
geformte Laufflächen 18 von drei Laufrollen 20 ein, von denen in den Fig. 1
und 3 wegen der Schnittführung jeweils nur eine sichtbar ist. Die drei
Laufrollen 20 liegen in einer Ebene und sind rotationssymmetrisch, d. h. mit
einem Zentiwinkel von 120°, angeordnet. Jede Laufrolle 20 ist auf einem
Lagerzapfen 22 mittels zweier Kugellager 24 gelagert.
Die Separationskammer 12 weist im Anschluß an den Laufring 14 einen
Flansch 26 auf, der eine Außenverzahnung 28 trägt. In die Außenverzahnung
28 greift ein Ritzel 30 ein, das mit einer Welle 32 verbunden ist. Die Welle 32
ist über zwei Kugellager 34 in einer Trägervorrichtung 36 gelagert, die auch
als Rotor bezeichnet wird. Die Welle 32 wird über ein Getriebe von einem
Motor 38 mit einer Abtriebswelle 40 angetrieben. Die Abtriebswelle 40 trägt
an ihrem einen, dem Motor 38 abgewandten Ende eine Riemenscheibe 42, die
in diesem Zusammenhang als dritte Riemenscheibe bezeichnet wird. Die dritte
Riemenscheibe 42 treibt über einen Treibriemen 44 eine an einem Ende einer
zentral angeordneten Antriebswelle 46 angeordnete Riemenscheibe 48 und
damit die Antriebswelle selbst. Die Antriebswelle 46 trägt an ihrem anderen
Ende ein Zahnrad 50, das mit einem weiteren, auf der Welle 32 angeordneten
Zahnrad 52 eine Untersetzung bildet.
Der Motor 38 treibt also über die Abtriebswelle 40, das aus Riemenscheibe 42,
Treibriemen 44 und Riemenscheibe 48 bestehende Zugmittelgetriebe, die
Antriebswelle 46, die aus den Zahnrädern 50 und 52 bestehende Untersetzung,
die Welle 32 und das Ritzel 30 den mit der Außenverzahnung 28 versehenen
Flansch 26 und damit die Separationskammer 12 an, die rotiert, wodurch
aufgrund der sich einstellenden Zentrifugalkräfte schwerere Bestandteile des
Blutes nach außen hin gesammelt werden, während leichtere Bestandteile durch
einen zentral mit der Separationskammer 12 verbundenen Schlauch 54
abgezogen werden können. Die Separationskammer 12 ist dabei über den
Laufring 14 zwischen den drei Laufrollen 20 gelagert, deren Lagerzapfen 22
ebenfalls wie auch die Welle 32 in der Trägervorrichtung 36 gelagert sind.
Die Separationskammer 12 ist mit dem Laufring 14 und dem Zahnradflansch
26 einteilig ausgebildet und fest mit dem Schlauch 54 verbunden. Beide Teile
zusammen sind als Wegwerfteil aus Kunststoff hergestellt.
Um beim Rotieren der Separationskammer 12 ein Verdrillen des Schlauches 54
zu vermeiden, ist es notwendig, den frei fliegenden Schlauchabschnitt 56 des
Schlauches 54 mit der halben Winkelgeschwindigkeit umzuführen, mit der die
Separationskammer 12 rotiert. Aus diesem Grunde wird der Schlauch 54 über
einen Mitnehmer 58 an der Trägervorrichtung 36 angelenkt, die als Rotor
ausgebildet ist und mit der halben Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird,
mit der die Separationskammer 12 im Betrieb rotiert. Durch diese an sich
bekannte Konstruktion wird es ermöglicht, den Schlauch 54 fest mit der
Separationskammer 12 zu verbinden und auf schleifende Dichtungen, wie
beispielsweise Gleitringdichtungen, zu verzichten. Um das aus Schlauch 54
und Separationskammer 12 bestehende Wegwerfteil entnehmen zu können,
wird der Schlauch zwischen zwei Laufrollen 20 durchgeführt.
Der Rotor 36 besteht aus einem im wesentlichen hohlzylinderförmigen Teil 60,
das sich nach unten hin zu einem zylinderförmigen Flansch 62 kleineren
Durchmessers fortsetzt. Auf dem Flansch 62 sind zwei Kugellager 64
angeordnet, mittels derer der Rotor 36 in einem Gehäuse 66 gelagert ist. Das
Gehäuse 66 dreht sich nicht und bildet insofern für die weitere Beschreibung
ein feststehendes Koordinatensystem. An dem Gehäuse 66 ist der bereits
erwähnte Motor 38 angeflanscht.
Der Flansch 62 des Rotors 36 setzt sich in eine Riemenscheibe 68 fort, die von
einem Riemen 70 angetrieben wird. Der Riemen 70 läuft auf einer
Riemenscheibe 72, die ihrerseits auf der Abtriebswelle 40 des Motors 38
angeordnet ist und somit mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotiert wie
die Riemenscheibe 42. Die Riemenscheibe 72 wird in diesem Zusammenhang
auch als erste Riemenscheibe bezeichnet.
Die Gesamtübersetzung des beschriebenen Antriebszuges für die
Separationskammer 12 und die Übersetzung von der Abtriebswelle 40 zum
Rotor 36 ist so bemessen, daß sich das erwähnte erforderliche doppelte
Drehzahlverhältnis für die Separationskammer 12 einstellt. Der Rotor 36
nimmt über den Mitnehmer 58 den frei fliegenden Schlauchabschnitt 56 des
Schlauches mit, wodurch der Schlauch 54 trotz der Rotation der
Separationskammer 12 unverdrillt bleibt.
Die Lagerzapfen 22 der Laufrollen 20 sind exzentrisch auf Bolzen 74
angeordnet, die mittels Lagern 76 drehbar in der Trägervorrichtung bzw. in
dem Rotor 36 angeordnet sind. Um die Separationskammer 12 mit dem
anhängenden Schlauch 54 nach oben aus der durch die drei Laufrollen
gebildeten Lageranordnung herausheben zu können, ist es wegen der
Profilierung des Laufrings 14 und der komplementären Profilierung 18 der
Laufrollen 20 notwendig, die Laufrollen durch Drehen des jeweiligen Bolzens
74 nach außen zu schwenken, wie dies durch die Teildarstellung 80 angedeutet
ist. Um das Schwenken bzw. Verdrehen der Bolzen 74 simultan von außen
durchführen zu können, ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen. Die
Bolzen 74 sind an ihrem Umfang jeweils mit einem segmentförmig
ausgebildeten Zahnrad 82 verbunden. Die verzahnten Umfangsteile der
segmentförmigen Zahnräder 82 sind im Eingriff mit einem zentral
angeordneten Zahnrad 84, das auf eine Hohlwelle 86 aufgeschrumpft ist, die
koaxial zu der Antriebswelle 46 und den Drehachsen des Rotors 36 und der
Separationskammer 12 verläuft. Die Hohlwelle 86 ist durch Kugellager 88 an
der Innenseite des Flansches 62 des Rotors 36 gelagert. Die Innenseite der
Hohlwelle 86 bildet wiederum eine Lagerfläche für die zentrale Antriebswelle
46 für die Separationskammer 12, die mittels Lagern 90 gelagert ist.
Am unteren Ende der Hohlwelle 86 geht diese in einen als Riemenscheibe 92
ausgebildeten Flansch über. Die Riemenscheibe 92 trägt an ihrem Umfang
einen Riemen 94, der von einer Riemenscheibe 96 angetrieben wird, die im
Rahmen dieser Beschreibung als zweite Riemenscheibe bezeichnet wird. Die
Übersetzung, d. h. das Verhältnis der Durchmesser zwischen Riemenscheibe 68
des Rotors 36 und der antreibenden ersten Riemenscheibe 72 ist genauso groß
wie das zwischen Riemenscheibe 92 der Hohlwelle 86 und der zweiten
antreibenden Riemenscheibe 96, so daß Rotor 36 und Hohlwelle 86 mit
gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren, wenn der Motor 38 eingeschaltet
wird.
Das mit den Bolzen 74 über die Zahnradsegmente 82 in Eingriff stehende
Zahnrad 84 läßt sich allgemeiner als Getriebebauteil definieren. Das
Getriebebauteil 84 rotiert im normalen Betrieb mit der gleichen Drehzahl oder
Winkelgeschwindigkeit wie der Rotor 36. Erfindungsgemäß sind Mittel
vorgesehen, um eine Relativbewegung zwischen dem mit der Hohlwelle 86
verbundenen Getriebebauteil 84 und dem Rotor 36 (Trägervorrichtung) zu
erzeugen. Diese Mittel sind in Fig. 1 schematisch mit dem Bezugszeichen 100
bezeichnet und sind in Fig. 2 als Prinzipskizze dargestellt. Fig. 2 zeigt eine
Ansicht des Querschnitts II-II in Fig. 1 von unten gesehen. Dementsprechend
liegen die erste antreibende Riemenscheibe 72 und die zweite antreibende
Riemenscheibe 96 in Fig. 2 hintereinander. Angedeutet ist der Treibriemen 70,
der die Riemenscheibe 68 des Rotors 36 dreht. Der zweite Treibriemen 94, der
über die zweite Riemenscheibe 96 und die Riemenscheibe 92 der Hohlwelle 86
läuft, besteht - unter der Annahme, daß die Treibscheiben im Uhrzeigersinn in
Fig. 2 drehen - aus einem ablaufenden oder anders gesagt antreibenden Trum
102 und einem auflaufenden, freien Trum 104. Der gesamte Riemen 94 läuft
über insgesamt vier Laufrollen 106, 108A, 108B und 110. Dabei sind zwei
Schaltrollen 108A und 108B auf einem beweglichen Schlitten 112 in bezug auf
zwei Spannrollen 106 und 110 so angeordnet, daß das Trum 104 um die
Schaltrolle 108A mit einem Umschlingungswinkel von 180° geführt wird,
genauso wie das Trum 102 um die Schaltrolle 108B. Die Spannrollen 106 und
110 können dabei federbelastet sein und für die notwendige Riemenspannung
sorgen. Wie in Fig. 2 angedeutet, kann der Schlitten 112 zwischen zwei
Stellungen verfahren werden, wobei bei festgehaltenem Motor, d. h.
stillstehender Riemenscheibe 96 bei Bewegung des Schlittens 112 in Fig. 2
nach links, das Trum 104 verkürzt wird, während das Trum 102 verlängert
wird, gleichbedeutend mit einer Bewegung der Riemenscheibe 92 im
Uhrzeigersinn, wobei die Markierung 114 um 90° verdreht wird. Befinden
sich die beiden Laufrollen 108A und 108B zusammen mit dem Schlitten 112 in
Fig. 2 in der linken angedeuteten Stellung, so ist demgemäß die Markierung
114 in der rechten von den beiden angedeuteten Stellungen. Auf diese Weise
kann - gegebenenfalls auch bei laufendem Motor 38 - die Hohlwelle 86 und
mit ihr das Zahnrad 84 gegenüber dem Rotor 36 verdreht werden, wodurch die
Bolzen 74 so gedreht werden, daß die auf ihnen angeordneten Lagerzapfen 22
und mit ihnen die profilierten Laufrollen 20 nach außen geschwenkt werden,
wodurch es ermöglicht wird, die Separationskammer 12 nach oben
herauszuheben, wobei der Schlauch 54 zwischen zwei Laufrollen 20
hindurchgleitet.
Der Schlitten 112 kann mit einer in Fig. 2 nicht dargestellten
Betätigungsstange verbunden sein, die entweder manuell oder mittels eines
Linearmotors betätigt wird. Bei Verwendung eines Linearmotors oder eines
anderen elektronisch ansteuerbaren Betätigungsmittels kann eine elektronische
Steuerung vorgesehen sein, die ein Verfahren des Schlittens 112 und damit ein
Öffnen der Verriegelung erst dann zuläßt, wenn die Separationskammer 12
zum Stillstand gekommen ist.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der die Mittel
zum relativen Verdrehen des Getriebebauteils bzw. Zahnrades 84 gegenüber
dem Rotor 36 alternativ gestaltet sind. Der sonstige Aufbau der in Fig. 3
gezeigten Zentrifuge entspricht dem der in Fig. 1 gezeigten, so daß auf eine
nochmalige Erläuterung gleicher Teile verzichtet wird. Wie Fig. 3 zeigt, ist am
unteren Ende der Hohlwelle 86 keine Riemenscheibe 92 angeordnet, sondern
ein Flansch 120, der als Planetenradträger für Planetenräder 122 eines
Planetengetriebes dient. Die Planetenräder laufen auf einen im normalen
Betrieb der Zentrifuge feststehenden Hohlrad 124 um und werden durch ein
mit der zentralen Antriebswelle 46 verbundenes Sonnenrad 126 angetrieben.
Die mit der Abtriebswelle 40 des Motors 38 verbundene Riemenscheibe 42
treibt dabei den Treibriemen 44 und die Riemenscheibe 48 die zentrale
Antriebswelle 46, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die
Übersetzung des aus Sonnenrad 126, Planetenrädern 122 und Hohlrad 124
bestehenden Umlaufgetriebes (Planetengetriebes) ist so bemessen, daß die
Drehzahl des Planetenradträgers 120 und damit der Hohlwelle 86 genauso groß
ist wie die Drehzahl des Rotors 36, der über die Riemenscheibe 68 und den
Treibriemen 70 von der Riemenscheibe 72 angetrieben wird. Im normalen
Betrieb der Zentrifuge tritt daher keine Drehzahldifferenz zwischen dem Rotor
36 und der Hohlwelle 86 auf. Soll die Lageranordnung geöffnet werden, so
wird über einen zweiten Stellmotor 138, eine Abtriebswelle 140 und ein
Zahnrad 142 eine Drehbewegung über eine Außenverzahnung 144 des
Hohlrades 124 eingeleitet, so daß der Planetenträger 120 bei stillstehendem
Sonnenrad 126 verdreht wird, gleichbedeutetend mit einer relativen
Verdrehung der Hohlwelle 86 gegenüber dem Rotor 36, wodurch das
Getriebebauteil bzw. Zahnrad 84 über die Zahnradsegmente 82 die Bolzen 74
verdreht und damit die Laufrollen 20 auseinanderbewegt, wie die symbolische
Darstellung 80 andeutet. Wie bei der ersten Ausführungsform kann auch bei
dieser Ausführungsform vorgesehen sein, den Stellmotor 138 mit einer
elektronischen Steuerung zu versehen, die ein Öffnen der Verriegelung
verhindert, während die Separationskammer 12 angetrieben wird.
Bezugszeichenliste
10 Zentrifuge
12 Separationskammer
14 Laufring
16 Lauffläche (von 14)
18 Lauffläche (von 20)
20 Laufrolle
22 Lagerzapfen
24 Kugellager
26 Flansch (von 12)
28 Außenverzahnung (an 26)
30 Ritzel
32 Welle
34 Kugellager
36 Rotor, Trägervorrichtung
38 Motor
40 Abtriebswelle
42 dritte Riemenscheibe
44 Treibriemen
46 zentrale Antriebswelle
48 Riemenscheibe (von 46)
50 Zahnrad
52 Zahnrad
54 Schlauch
56 Schlauchabschnitt
58 Mitnehmer
60 zylinderförmiger Körper (von 36)
62 Zylinderabschnitt
64 Lager
66 Gehäuse
68 Riemenscheibe (von 36)
70 Treibriemen
72 erste Riemenscheibe
74 Bolzen
76 Kugellager
80 Darstellung der geöffneten Stellung von 20
82 Zahnradsegment
84 Getriebebauteil (Zahnrad)
86 Hohlwelle
88 Kugellager
90 Kugellager
92 Riemenscheibe (von 86)
94 Treibriemen
96 zweite Riemenscheibe
100 Mittel zum Aufträgen einer Relativbewegung
102 ablaufendes Trum (von 94)
104 auflaufendes Trum (von 94)
106 Spannrolle
108A, 108B Schaltrollen
110 Spannrolle
112 Schlitten
114 Markierung
120 Planetenradträger
122 Planetenrad
124 Hohlrad
125 Wälzlager
126 Sonnenrad
138 Stellmotor
140 Weile (von 138)
142 Zahnrad
143 erste Scheibe
144 Außenverzahnung (von 124)
172 zweite Scheibe
12 Separationskammer
14 Laufring
16 Lauffläche (von 14)
18 Lauffläche (von 20)
20 Laufrolle
22 Lagerzapfen
24 Kugellager
26 Flansch (von 12)
28 Außenverzahnung (an 26)
30 Ritzel
32 Welle
34 Kugellager
36 Rotor, Trägervorrichtung
38 Motor
40 Abtriebswelle
42 dritte Riemenscheibe
44 Treibriemen
46 zentrale Antriebswelle
48 Riemenscheibe (von 46)
50 Zahnrad
52 Zahnrad
54 Schlauch
56 Schlauchabschnitt
58 Mitnehmer
60 zylinderförmiger Körper (von 36)
62 Zylinderabschnitt
64 Lager
66 Gehäuse
68 Riemenscheibe (von 36)
70 Treibriemen
72 erste Riemenscheibe
74 Bolzen
76 Kugellager
80 Darstellung der geöffneten Stellung von 20
82 Zahnradsegment
84 Getriebebauteil (Zahnrad)
86 Hohlwelle
88 Kugellager
90 Kugellager
92 Riemenscheibe (von 86)
94 Treibriemen
96 zweite Riemenscheibe
100 Mittel zum Aufträgen einer Relativbewegung
102 ablaufendes Trum (von 94)
104 auflaufendes Trum (von 94)
106 Spannrolle
108A, 108B Schaltrollen
110 Spannrolle
112 Schlitten
114 Markierung
120 Planetenradträger
122 Planetenrad
124 Hohlrad
125 Wälzlager
126 Sonnenrad
138 Stellmotor
140 Weile (von 138)
142 Zahnrad
143 erste Scheibe
144 Außenverzahnung (von 124)
172 zweite Scheibe
Claims (23)
1. Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung,
letztere bestehend aus zumindest drei jeweils auf einem Lagerzapfen
(22) drehbar gelagerten, rotationssymmetrisch angeordneten, in einer
Ebene liegenden Laufrollen (20), die einen Laufring (14) zwischen sich
führen und lagern,
insbesondere für eine Zentrifuge (10) mit einer als Einwegteil ausgebildeten, einen Laufring (11) aufweisenden Separationskammer (12), an welche eine Leitung (54) fest geschlossen ist,
wobei die Lagerzapfen (22) auf einer Trägervorrichtung (36) angeordnet sind, die ihrerseits um eine zentrale Achse rotierend gelagert ist (Rotor), die mit der Drehachse des Laufrings (14) fluchtet,
und der Laufring
- und mit ihm insbesondere eine Separationskammer - beispielsweise durch eine Antriebsvorrichtung (38, 40, 42, 44, 48, 46, 50, 52, 32, 30) so angetrieben wird, daß die Trägervorrichtung (36) und der Laufring bezogen auf ein ortsfestes Gehäuse (66) mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten rotieren,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerzapfen (22) auf in der Trägervorrichtung (36) relativ zu dieser verdrehbar gelagerten Bolzen (74) exzentrisch angeordnet sind,
daß ein mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Trägervorrichtung (36) rotierendes oder umlaufendes Getriebebauteil (84, 86) mit den Bolzen (74) so in Eingriff steht, daß die mit dem Getriebebauteil in Eingriff stehenden Bolzen bei Drehung des Getriebebauteils gleichzeitig relativ zu der Trägervorrichtung verdreht werden,
daß das Getriebebauteil (84) über mindestens ein Koppelglied (94; 122, 124, 142) mit einer in dem Gehäuse gelagerten Welle (40; 140) gekoppelt ist, und
daß Mittel vorgesehen sind, um dem Getriebebauteil (84, 86) eine Relativbewegung in Bezug auf die Trägervorrichtung aufzuprägen.
insbesondere für eine Zentrifuge (10) mit einer als Einwegteil ausgebildeten, einen Laufring (11) aufweisenden Separationskammer (12), an welche eine Leitung (54) fest geschlossen ist,
wobei die Lagerzapfen (22) auf einer Trägervorrichtung (36) angeordnet sind, die ihrerseits um eine zentrale Achse rotierend gelagert ist (Rotor), die mit der Drehachse des Laufrings (14) fluchtet,
und der Laufring
- und mit ihm insbesondere eine Separationskammer - beispielsweise durch eine Antriebsvorrichtung (38, 40, 42, 44, 48, 46, 50, 52, 32, 30) so angetrieben wird, daß die Trägervorrichtung (36) und der Laufring bezogen auf ein ortsfestes Gehäuse (66) mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten rotieren,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerzapfen (22) auf in der Trägervorrichtung (36) relativ zu dieser verdrehbar gelagerten Bolzen (74) exzentrisch angeordnet sind,
daß ein mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Trägervorrichtung (36) rotierendes oder umlaufendes Getriebebauteil (84, 86) mit den Bolzen (74) so in Eingriff steht, daß die mit dem Getriebebauteil in Eingriff stehenden Bolzen bei Drehung des Getriebebauteils gleichzeitig relativ zu der Trägervorrichtung verdreht werden,
daß das Getriebebauteil (84) über mindestens ein Koppelglied (94; 122, 124, 142) mit einer in dem Gehäuse gelagerten Welle (40; 140) gekoppelt ist, und
daß Mittel vorgesehen sind, um dem Getriebebauteil (84, 86) eine Relativbewegung in Bezug auf die Trägervorrichtung aufzuprägen.
2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Getriebebauteil eine Hohlwelle (86) aufweist, die koaxial mit
der Drehachse der Trägervorrichtung (36) (des Rotors) und mit der
Drehachse des Laufrings (14) angeordnet ist.
3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlwelle (86) an ihrem oberen Ende mit einem Zahnrad (84)
verbunden ist, das mit jeweils am Umfang eines Bolzens (74)
angeordneten Zahnrädern (82) in Eingriff steht.
4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die am Umfang der Bolzen (74) angeordneten Zahnräder (82) als
Segmente ausgeführt sind.
5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (86) über Wälzlager (88) in einem
mit dem Rotor (der Trägervorrichtung) rotierenden Lagerflansch (62)
gelagert ist.
6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Getriebewelle (46) zum Antrieb des
Laufrings (14) über Wälzlager (90) in der Hohlwelle (86) gelagert ist.
7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (36) über Wälzlager (64) in
dem Gehäuse (66) gelagert ist.
8. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen an dem Gehäuse (66) angeordneten Motor
(38) mit einer Ausgangswelle (40), auf der zwei Scheiben (72, 96) an
geordnet sind, von denen eine erste (72) über ein erstes Zugmittel (70)
den Rotor (36) antreibt, und eine zweite (96) über ein zweites Zugmittel
(94) mit gleicher Drehzahl die Hohlwelle (86).
9. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Zugmittel (94) in Form eines Treibriemens ausgebildet
ist, daß sowohl das auflaufende (104) wie das ablaufende Trum (102)
des Treibriemens (94) um jeweils eine Schaltrolle (108A, 108B) geführt
ist, und daß die Achsen der Schaltrollen in einer Richtung quer zur
Bewegungsrichtung des Treibriemens verschiebbar sind.
10. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die der antreibenden
Scheibe (96) zugewandte Seite des (zweiten) Treibriemens (94) als
Innenseite definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des
Treibriemens auf den beiden Schaltrollen geführt ist.
11. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungswinkel jeweils eines
Trums (102, 104) um eine Schaltrolle (108A, 108B) 180° beträgt.
12. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Schaltrollen (108A, 108B) auf einem
gemeinsamen, verschiebbaren Schlitten (112) angeordnet sind.
13. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schlitten (112) mit einem Betätigungsmittel verbunden ist.
14. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungsmittel elektrisch ansteuerbar ist.
15. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Treibriemen (94) mit seiner Innenseite um
zwei weitere Laufrollen (Spannrollen) (106, 110) geführt ist.
16. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Abtriebswelle (40) eine dritte Scheibe (42)
angeordnet ist, die über ein Zugmittel (44) die Getriebewelle (46)
antreibt.
17. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß Hohlwelle (86) und Getriebewelle (46) für den
Laufring (14) über ein Planetengetriebe (126, 122, 124) miteinander
gekoppelt sind.
18. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch
einen an dem Gehäuse (66) angeordneten Motor (38) mit einer
Ausgangswelle (40), auf der zwei Scheiben (172, 142) angeordnet sind,
von denen eine erste (172) über ein Zugmittel (70) den Rotor (36)
antreibt, und eine zweite (142) über ein Zugmittel (44) die
Getriebewelle (46) für den Laufring (14).
19. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Getriebewelle (46) das Sonnenrad (126) des Planetengetriebes
trägt, daß die Hohlwelle (86) einen als Flansch ausgebildeten
Planetenradträger (120) aufweist und daß ein Hohlrad (124) über ein
Wälzlager (125) auf der Außenseite der Hohlwelle (86) gelagert ist.
20. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenseite des Hohlrades (124) mit einem zusätzlichen
Antriebsmittel (138, 140, 142) in Eingriff steht.
21. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenseite des Hohlrades (124) verzahnt ist
und mit einem Zahnrad (142) eines Stellmotors (138) in Eingriff steht.
22. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (20) eine im Querschnitt
konkav geformte Lauffläche und der Laufring (14) eine im Querschnitt
komplementär konvex geformte Lauffläche (16) aufweisen.
23. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Laufrollen (20) eine im Querschnitt konvex
geformte Lauffläche und der Laufring (14) eine im Querschnitt komple
mentär konkav geformte Lauffläche (16) aufweisen.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4330905A DE4330905C2 (de) | 1993-09-11 | 1993-09-11 | Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung einer Separationskammer einer Zentrifuge |
EP94113911A EP0642834B1 (de) | 1993-09-11 | 1994-09-06 | Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung, insbesondere für die Separationskammer einer Zentrifuge |
ES94113911T ES2114640T3 (es) | 1993-09-11 | 1994-09-06 | Mecanismo de bloqueo para un sistema de cojinetes, en especial para una camara de separacion de una centrifugadora. |
DE59405212T DE59405212D1 (de) | 1993-09-11 | 1994-09-06 | Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung, insbesondere für die Separationskammer einer Zentrifuge |
US08/303,300 US5558769A (en) | 1993-09-11 | 1994-09-08 | Latching apparatus for a bearing assembly particularly for a centrifuge separation chamber |
JP6217631A JPH07213952A (ja) | 1993-09-11 | 1994-09-12 | 軸受アセンブリ用ラッチ装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4330905A1 true DE4330905A1 (de) | 1995-03-16 |
DE4330905C2 DE4330905C2 (de) | 1995-06-14 |
Family
ID=6497500
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DE4330905A Expired - Fee Related DE4330905C2 (de) | 1993-09-11 | 1993-09-11 | Verriegelungsvorrichtung für eine Lageranordnung einer Separationskammer einer Zentrifuge |
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EP (1) | EP0642834B1 (de) |
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