DE4419485A1 - Rotor für eine Laborzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für eine Laborzentrifuge entsprechend den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Anspruchs 1.

Laborzentrifugen sind in der Regel mit auswechselbaren Rotoren ausgerüstet, die in umfangsseitig angeordneten Aufnahmen wiederum auswechselbare Trenngefäße tragen, die jeweils mit dem, durch Zentrifugalkräfte in seine Bestandteile zu zerlegenden Stoffgemisch befüllt sind. Hierbei kommen auch eine Vielzahl unterschiedlicher Trenngefäße zum Einsatz, die sich in ihrer Gestalt, jedoch auch hinsichtlich ihrer Masse unterscheiden. Entsprechend der unterschiedlichen Beschaffenheit der einzusetzenden Rotoren gelten für diese unterschiedliche zulässige Höchstdrehzahlen, welches im Rahmen des Zen­ trifugenantriebs berücksichtigt werden muß. Laborzentri­ fugen sind aus diesem Grunde mit Systemen zur automati­ schen Rotoridentifikation ausgerüstet, welche ein Erken­ nen des jeweiligen Rotortyps und damit dessen jeweils rotorspezifischer Höchstdrehzahl ermöglichen, um inso­ weit Bedienfehler mit den damit verbundenen Gefahrensi­ tuationen zu vermeiden. Diese Systeme bestehen aus einem, an dem Rotor angebrachten Informationsträger, durch den die jeweils rotorspezifischen Betriebsdaten kodiert sind und einer Einrichtung zur Rotoridentifika­ tion, die zum Lesen dieser Betriebsdaten bestimmt ist.

Die Festlegung der zulässigen Höchstdrehzahl nach Maßga­ be lediglich des jeweils eingesetzten Rotortyps ist jedoch unvollständig. Denn es kommen durchaus Trenngefä­ ße zum Einsatz, die aufgrund ihrer hohen Masse weitere Drehzahleinschränkungen erforderlich machen, um das Trenngefäß selbst, seine Aufhängung bzw. Befestigung in der Rotoraufnahme und auch den Rotor vor mechanischen Überlastungen zu schützen. Durch die Trenngefäße als solche bedingte weitere Drehzahlreduzierungen muß der Benutzer der Laborzentrifuge manuell eingeben, wobei naturgemäß Bedienfehler nicht auszuschließen sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor der ein­ gangs bezeichneten Gattung in einfacher Weise mit Hin­ blick auf seine Betriebssicherheit hin auszugestalten. Gelöst ist dies Aufgabe bei einem solchen Rotor durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß durch eine be­ stimmte Gestaltung der Aufnahmen des Rotors, die jeweils trenngefäßspezifisch eingerichtet sind bzw. einrichtbar sind, der Informationsträger des Rotors zwangsläufig mit den, auf die jeweils eingesetzten Trenngefäße hin zuge­ schnittenen Betriebsdaten kodiert ist, d. h. insbesondere der für den Rotor einschließlich der eingesetzten Trenn­ gefäße geltenden Höchstdrehzahl. Über die ohnehin vor­ handene Einrichtung zur Rotoridentifikation wird diese Höchstdrehzahl der Steuerung des Zentrifugenantriebs übertragen. Indem die Aufnahmen trenngefäßspezifisch eingerichtet sind, wird zugleich verhindert, daß verse­ hentlich in einer Aufnahme ein Trenngefäß eingesetzt wird, welches aus Sicherheitsgründen nur mit einer niedrigeren als der jeweils kodierten zulässigen Höchst­ drehzahl betrieben werden darf. Indem erfindungsgemäß über die Einstellung einer bestimmten Aufnahmeform entweder nur bestimmte, individuell vorgebbare Trenn­ gefäße oder Gruppen von Trenngefäßen in eine Aufnahme einsetzbar sind, die der dieser Aufnahmeform entsprechen­ den, durch deren Einstellung kodierten Höchstdrehzahl entsprechen, jedoch auch durch die zwangsläufige Ver­ knüpfung der Einstellung einer bestimmten Aufnahmeform mit der dieser entsprechenden Kodierung des Informa­ tionsträgers des Rotors werden die gefährlichen Folgen von Bedienfehlern praktisch ausgeschlossen, da ein versehentliches Einsetzen eines für die jeweils kodierte Höchstdrehzahl nicht geeigneten Trenngefäßes ausge­ schlossen ist, welches in einfachster Weise durch geome­ trische Kriterien erreichbar ist und dadurch, daß mit der Veränderung der Aufnahmeform zwangsläufig eine Veränderung der jeweils kodierten Höchstdrehzahl ver­ knüpft ist. Vorausgesetzt wird somit lediglich, daß jeder eingestellten Aufnahmeform bestimmte Betriebsdaten entsprechen, die durch Einstellung der Aufnahmeform unmittelbar mittels des genannten Informationsträgers in einer, für die Einrichtung zur Rotoridentifikation maschinell lesbaren Weise kodiert werden.

Im Regelfall sind entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 2 sämtliche Aufnahmen des Rotorgrundkörpers gleich beschaffen und können nur gemeinsam in gleicher Weise verändert werden. Soweit dies mit auftretenden Unwuchten vereinbar ist, können jedoch durchaus auch unterschiedliche Trenngefäße in die Aufnahmen eingesetzt werden. Eine unzulässige Unwucht führt jedoch in jedem Fall zum Abschalten der Zentrifuge.

Die Merkmale des Anspruchs 3 sind beispielhaft auf eine konstruktive Ausbildung des Informationsträgers des Rotors sowie der Einrichtung zur Rotoridentifikation gerichtet. Im Regelfall werden die zum Betrieb der Laborzentrifuge erforderlichen Betriebsdaten durch eine bestimmte Anordnung magnetisch oder optisch wirksamer Elemente kodiert und es ist die Einrichtung zur Rotori­ dentifikation demzufolge als magnetisch oder optisch wirksamer Sensor ausgebildet. Die genannten optisch oder magnetisch wirksamen Elemente sind vorzugsweise auswech­ selbar angeordnet, so daß in einfacher Weise eine Ände­ rung der Kodierung möglich ist. Erfindungswesentlich ist hierbei, daß die Anordnung der genannten Elemente mit der Einstellung einer bestimmten Form der Aufnahme des Rotors verbunden ist, um die Verknüpfung zwischen einer Aufnahmeform und der Kodierung der genannten Betriebsda­ ten herzustellen.

Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 7 sind auf eine kon­ struktiv einfach zu realisierende Ausbildungsform der Verknüpfung von Aufnahmeform einerseits und Kodierung des genannten Informationsträgers andererseits gerich­ tet. Es ist hiernach wenigstens eine, als scheibenförmi­ ger Grundkörper ausgebildete Kulisse vorgesehen, an der Verriegelungslaschen angeformt sind, die in die einzel­ nen Aufnahmen des Rotors hineinreichen. Die Kulisse ist in geeigneter Weise an dem Rotor befestigt und eine Einstellung der Aufnahmeform wird durch die geometrische Gestaltung der Verriegelungslaschen in Abhängigkeit von beispielsweise den Konturen der eingesetzten Trenngefäße erreicht. Insbesondere durch Staffelung mehrerer Kulis­ sen und damit Verriegelungslaschen sind nahezu beliebige geometrische Formen von in die jeweilige Aufnahme ein­ greifenden Strukturen herstellbar, die an bestimmte Formen von Trenngefäßen angepaßt sind, um die gewünschte Anzahl unterschiedlicher Aufnahmeformen bereitstellen zu können. Mit der Kulisse in fester, jedoch auswechselba­ rer Verbindung stehen die eingangs genannten magneti­ schen oder auch optischen Elemente, so daß mit dem Einsetzen der Kulisse eine Kodierung des Informations­ trägers zwangsläufig verbunden ist. Diese Kodierung kann wiederum durch mehrere Kulissen, die miteinander zusam­ menwirken, derart verändert werden, daß durch das Hinzu­ fügen einer weiteren Kulisse die Kodierung in einem definierten Sinne verändert wird. Der Betrieb der Labor­ zentrifuge bei Entfernung der oder aller Kulissen sollte stets derart ausgelegt sein, daß dann nur ein Betrieb mit der niedrigst möglichen Höchstdrehzahl möglich ist.

Die Merkmale des Anspruchs 8 sind auf eine alternative Lösung der eingangs dargelegten Aufgabenstellung gerichtet. Wesentlich ist hiernach, daß jedes der Trenngefäße mit maschinell lesbaren, jeweils trenngefäßspezifische Daten kodierenden Einrichtungen ausgerüstet ist, die beim Einsetzen des Trenngefäßes in die jeweilige Aufnahme des Rotors durch rotoreigene Leseeinrichtungen automatisch eingelesen und zur Kodierung des Informationsträgers des Rotors benutzt werden. Es entfallen hierbei somit beispielsweise formschlüssig wirksame Systeme, welche ein Einsetzen solcher Trenngefäße verhindern, deren zulässige Höchstdrehzahl niedriger als die augenblicklich kodierte ist. Es kann somit auch mit jeder Einsetzung eines Trenngefäßes eine automatisch ausgelöste Änderung der Kodierung des Informationsträgers ausgelöst werden.

Gemeinsam ist allen Ausführungsformen der Erfindung jedoch, daß weitgehend von ohnehin vorhandenen Einrich­ tungen, so der genannten Einrichtung zur Rotoridentifi­ kation Gebrauch gemacht wird, so daß Veränderungen im Sinne des Erfindungsgedankens praktisch nur den Rotor betreffen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnerischen Darstellungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Rotors einer Laborzentrifuge in teilweise geschnittener Dar­ stellung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rotor entsprechend Pfeil II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Rotors einer Laborzentrifuge in teilweise geschnittener Dar­ stellung mit geänderter Kodierung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Rotor entsprechend Pfeil IV der Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer Laborzentrifuge in teilweise geschnittener Darstellung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Rotor entsprechend Pfeil VI der Fig. 5.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 der Rotor einer Laborzen­ trifuge bezeichnet, der um eine Achse 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor 1 steht zu diesem Zweck mit einer, sich in Richtung der Achse 2 erstreckenden Antriebswelle 3 in Schraubverbindung, die ihrerseits in zeichnerisch nicht dargestellter Weise mit einem Motor in Verbindung steht. Mit 4 ist ein feststehender Gehäuseteil bezeichnet, der von der Antriebswelle 3 durchdrungen wird.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen herkömmlich ausgebildeten Rotor, der - in gleichmäßiger Umfangsverteilung - mit vier, untereinander gleich beschaffenen Gehängeplätzen 5 versehen ist, welche - bezogen auf den scheibenartigen Grundkörper des Rotors 1 durch in der Draufsicht U-förmige, radial außenseitig offene Ausnehmungen gebildet werden. Der gezeigte Rotor ist somit als Schwenkbecher­ rotor ausgebildet und es sind mit 6 die beiden, zum Einhängen jeweils eines Schwenkbechers bestimmten, zueinander koaxial verlaufenden Einhängezapfen eines jedes Gehängeplatzes 5 bezeichnet.

Die einzelnen Gehängeplätze 5 nebst Einhängezapfen 6 sind derart bemessen, daß unterschiedliche Typen von Schwenkbechern eingesetzt werden können. Lediglich beispielhaft zeigen die Fig. 1 und 2 in diesem Zusammen­ hang in einander diametral gegenüberliegenden Einhängepo­ sitionen einen Rundbecher 7 einerseits und einen Recht­ eckbecher 8 andererseits.

Diese Schwenkbecher sind in der eingehängten Position um die jeweiligen Achsen der Einhängezapfen 6 schwenkbar.

Für jeden Rotor 1 gilt zunächst einmal eine jeweils rotorspezifische Höchstdrehzahl und es ist der Rotor 1 zu diesem Zweck mit einer maschinell lesbaren, bei­ spielsweise den Rotortyp und die zulässige Höchstdreh­ zahl beinhaltenden Kodierung versehen. Diese wird durch eine Anordnung von Magnetkörpern 9 gebildet, die in gleichmäßiger Verteilung entlang eines, zu der Achse 2 koaxialen Teilkreises 10 angeordnet sind. Dieser Teil­ kreis befindet sich auf der Unterseite eines Nabenab­ schnitts 11 des Rotors 1. Dem Magnetkörper unmittelbar gegenüberliegend, und zwar durch das zugekehrte Gehäuse­ teil 4 gehalten befindet sich ein magnetisch bzw. induk­ tiv wirksamer Sensor 12, der zur Aufnahme einer von der Anordnung der Magnetkörper 9 abhängigen, die obengenann­ ten Informationen beinhaltenden Impulsfolge geeignet ist. Praktisch kann die Kodierung über die Magnetkörper 9 in vielfältiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Folge von Magnetkörpern 9 wechselnder Polari­ tät, jedoch auch durch eine Folge von Magnetkörpern und Leerstellen im Rahmen der Magnetkörperanordnung des Teilkreises 10. Auch können die Magnetkörper 9 gegebe­ nenfalls auf mehreren, zueinander koaxialen Teilkreisen vorgesehen sein.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt für den Rund­ becher 7 eine höhere zulässige Höchstdrehzahl als für den Rechteckbecher 8. Die über den Nabenabschnitt 11 vorgenommene Kodierung bezieht sich jedoch zunächst einmal auf eine feste zulässige Höchstdrehzahl. Ist diese höchstzulässige Drehzahl beispielsweise mit derje­ nigen des Rundbechers 7 identisch, muß bei einem Einset­ zen von Rechteckbechern 8 die Kodierung des Nabenab­ schnitts 11 dahingehend geändert werden, daß die zuläs­ sige Höchstdrehzahl nunmehr auf diejenige der Rechteck­ becher 8 eingestellt wird. Diese Einstellung kann bei herkömmlichen Rotoren manuell vorgenommen werden und es wird zur Erläuterung dieses Vorgangs im folgenden auf die Zeichnungsfiguren 3 und 4 Bezug genommen, in denen Funktionselemente, die mit denjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmen, entsprechend beziffert sind. Die einzel­ nen Magnetkörper 9 sind in zylindrischen Halterungen aufgenommen, die ihrerseits in durchgehende Bohrungen 13 des Nabenabschnitts 11 eingesetzt sind. Diese Bohrungen 13 befinden sich auf dem genannten Teilkreis 10 und erstrecken sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 4, somit parallel zu der Achse 2. Indem nunmehr durch Entfernung der genannten Halterungen einzelne der Mag­ netkörper 9 entfernt werden, ändert sich die, über den Sensor 12 aus der Folge der Anordnung der Magnetkörper lesbare Information, so daß auf diese Weise eine geän­ derte, an die Rechteckbecher 8 angepaßte höchstzulässige Drehzahl vorgebbar ist. Durch diese manuelle Änderung der Kodierung des Nabenabschnitts 11 wird somit eine rotor- und schwenkbecherspezifische Höchstdrehzahl vorgegeben, welche derjenigen der Rechteckbecher 8 entspricht. Würde nunmehr bei unveränderter Kodierung jedoch der Rotor 1 mit Rundbechern 7 betrieben werden, hätte dies einen Leistungsverlust zur Folge, da in diesem Fall die höchstzulässige Drehzahl der Rundbecher 7 nicht ausgenutzt werden könnte.

Zur Vermeidung von Fehlbedienungen, insbesondere des Betriebs des Rotors 1 bei Drehzahlen oberhalb derjeni­ gen, für die die jeweils eingesetzten Schwenkbecher zulässig sind, wird nunmehr erfindungsgemäß eine Kulisse 14 vorgeschlagen, die zusammen mit dem Rotor 1 mit der Antriebswelle 3 verschraubt ist. Die Kulisse 14 ist global als plattenartiges Bauteil ausgebildet und trägt unterseitig an definierten Positionen des Teilkreises 10 Halterungen 15, die mit den genannten Magnetkörpern 9 bestückt sind. Diese Halterungen 15 können in geeigneten Positionen entlang des Teilkreises mit der Kulisse 14 - wie an der Stelle 16 angedeutet - verschraubt sein. Eine Entfernung der Kulisse 14 hat somit zur Folge, daß mit dieser auch die in den Bohrungen 13 befindlichen Halte­ rungen 15 nebst Magnetkörpern 9 entfernt werden, so daß der, in den Fig. 3 und 4 dargestellte Kodierungszustand hergestellt wird. Die Befestigung der Halterungen 15 an der Kulisse 14 erfolgt somit in einer, für die Darstel­ lung einer Höchstdrehzahl spezifischen Weise, welche im Ergebnis durch die Folge der Magnetkörper 9 entlang des Teilkreises 10 wiedergegeben wird. Der Rotorantrieb, insbesondere dessen Steuerung ist hierbei dahingehend ausgelegt, daß bei entfernter Kulisse 14 die Zentrifuge nur mit der niedrigstmöglichen zulässigen Drehzahl betrieben werden kann, so daß insoweit zumindest ein Sicherheitsrisiko eliminiert ist.

Die Kulisse 14 ist im peripheren Bereich mit Verriege­ lungslaschen 17 ausgerüstet, die sich parallel zu der Achse 2 erstrecken und in einer charakteristischen Weise in die Gehängeplätze 5 hineinragen. Die Kulisse 14 in Verbindung mit ihren Verriegelungslaschen 17 ist hierbei derart bemessen, daß bei montierter Kulisse 14 Rechteck­ becher 8 nicht in die Gehängeplätze 5 eingesetzt werden können, da dies durch die Verriegelungslaschen 17 räum­ lich verhindert wird. Eine weitere Funktion der Kulisse 14 neben derjenigen eines Informationsträgers besteht somit darin, daß auf formschlüssigem Wege ein Einsetzen bestimmter Typen von Schwenkbechern verhindert wird, wobei es sich um solche Schwenkbecher handelt, deren höchstzulässige Drehzahl niedriger ist als diejenige, die durch ein Montieren der Kulisse 14 vorgegeben ist. Durch diese Ausgrenzungsfunktion der Kulisse 14 wird somit ein bedeutender Beitrag zur Vermeidung von Bedie­ nungsfehlern geleistet, welche in einem Betrieb der Zentrifuge bei solchen Drehzahlen ansonsten bestehen würden, die den eingesetzten Schwenkbechern nicht ange­ paßt wären.

Der Erfindungsgegenstand wurde anhand eines Schwenkbe­ cherrotors vorgestellt. Sein Prinzip ist naturgemäß bei sämtlichen Typen von Rotoren für Laborzentrifugen ein­ setzbar, bei denen ein, durch Zentrifugalkräfte zu behandelndes Stoffgemisch in auswechselbaren Gefäßen untergebracht ist, die in einen Rotor der gezeigten Art eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Rotor (1) für eine Laborzentrifuge mit einem, im Umfangsbereich mit Aufnahmen für Trenngefäße versehe­ nen, um eine Achse (2) antreibbaren Rotorgrundkörper, an dem ein, Betriebsdaten des Rotors (1) kodierender Informationsträger angebracht ist, wobei die kodier­ ten Betriebsdaten zumindest die höchstzulässige Drehzahl des Rotors (1) betreffen, mit einer Einrich­ tung zur Rotoridentifikation, die mit einer Steuerung des Zentrifugenantriebs in Wirkverbindung steht und zum Lesen der kodierten Betriebsdaten bestimmt und ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Aufnahmen gestaltlich veränderbar ausgebil­ det sind, und zwar derart, daß in eine bestimmte Aufnahmeform nur Trenngefäße mit definierter Ge­ staltung einsetzbar sind,
• - daß eine Änderung der Aufnahmeform mit der Maßgabe durchführbar ist, daß mit der Änderung eine Ände­ rung der kodierten Betriebsdaten verknüpft ist, insbesondere eine Änderung der zulässigen Höchst­ drehzahl und
• - daß jeder eingestellten Aufnahmeform jeweils trenn­ gefäßspezifische Betriebsdaten des Rotors entspre­ chen, die durch den Informationsträger kodiert sind und durch die genannte Einrichtung zur Rotoridenti­ fikation maschinell lesbar sind.

2. Rotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß alle Aufnahmen des Rotorgrundkörpers gleich beschaffen sind und nur gemeinsam in gleicher Weise veränderbar sind.

3. Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Betriebsdaten des Informationsträgers durch eine Folge induktiv bzw. magnetisch oder optisch wirksamer Elemente kodiert sind und
• - daß die Einrichtung zur Rotoridentifikation ein magnetisch oder optisch wirksamer Sensor (12) ist, der an einem feststehenden Gehäuseteil (4) angeord­ net ist.

4. Rotor (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Aufnahmen durch wenigstens eine Kulisse (14) gestaltlich veränderbar sind, die mit dem Rotorgrundkörper austauschbar in Verbindung bring­ bar ist und
• - daß die Kulisse (14) mit wenigstens einem Teil der genannten magnetisch oder optisch wirksamen Elemen­ te in fester, jedoch lösbarer Verbindung steht.

5. Rotor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Kulisse (14) als scheibenförmiger Grundkör­ per ausgebildet ist, an dem Verriegelungslaschen (17) angeformt sind, die in die jeweilige Aufnahme hineinragen.

6. Rotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die Verriegelungslaschen (17) mehrerer gleichzeitig eingesetzter Kulissen (17) zur trenn­ gefäßspezifischen Gestaltung einer Aufnahme kom­ plettieren.

7. Rotor (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die magnetisch oder optisch wirksamen Elemente mehrerer gleichzeitig eingesetzter Kulis­ sen zur trenngefäßspezifischen Kodierung der ge­ nannten Betriebsdaten komplettieren.

8. Rotor (1) für eine Laborzentrifuge, mit einem, im Umfangsbereich mit Aufnahmen für Trenngefäße versehe­ nen, um eine Achse (2) antreibbaren Rotorgrundkörper, an dem ein, Betriebsdaten des Rotors (1) kodierender Informationsträger angebracht ist, wobei die kodier­ ten Betriebsdaten zumindest die zulässige Höchstdreh­ zahl des Rotors (1) betreffen, mit einer Einrichtung zur Rotoridentifikation, die mit einer Steuerung des Zentrifugenantriebs in Wirkverbindung steht und zum Lesen der kodierten Betriebsdaten bestimmt und ausge­ staltet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Trenngefäße mit maschinell lesbaren Ein­ richtungen zur Kodierung jeweils trenngefäßspezifi­ scher Daten ausgerüstet sind,
• - daß der Rotorgrundkörper, insbesondere die genann­ ten Aufnahmen mit Einrichtungen zum Lesen der genannten trenngefäßspezifischen Daten ausgerüstet sind und
• - daß die Einrichtung zum Lesen der trenngefäßspezi­ fischen Daten mit dem Informationsträger des Rotor­ grundkörpers mit der Maßgabe in Wirkverbindung steht, daß die zum Betrieb des Rotors erforderli­ chen Betriebsdaten erst nach Einlesen trenngefäß­ spezifischer Daten komplettiert sind.