EP0109652B1

EP0109652B1 - Zentrifuge

Info

Publication number: EP0109652B1
Application number: EP83111445A
Authority: EP
Inventors: Houshang Dr. Lolachi; Bernd Dr. Mathieu; Wolfram Weber
Original assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Current assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1988-06-01
Also published as: US4540397A; DE3242541A1; DE3242541C2; ATE34676T1; JPH0651133B2; JPS59156448A; EP0109652A3; EP0109652A2; DE3376805D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Durchflusszentrifuge, in der Materialien im Durchfluss zentrifugiert werden sollen, beispielsweise bei der Bearbeitung von Blut oder der Plasmaaufarbeitung.
Ein Problem bei Durchflusszentrifugen besteht in der Verbindung zwischen einer ortsfesten und stationären Einspeise- und Ausgabestelle mit der rotierenden Zentrifugenkammer. Die hier auftretende Relativbewegung der beiden Anschlussstellen bewirkt eine Verzwirnung der Anschlussleitungen. Bei herkömmlichen Durchflusszentrifugen werden daher an den Anschlussstellen rotierende Dichtungen bzw. Drehkupplungen verwendet. Solche Drehdichtungen sind teuer in der Herstellung und normalerweise wird unter dem Einfluss der Drehung Dichtungsmaterial abgetragen, was zu undichten Stellen führen kann. Gerade bei der Bearbeitung von Blut ist der Einsatz von Drehdichtungen problematisch, da bei Fehlern und Undichtigkeiten eine Kontamination der Umgebung und des bearbeiteten Blutes möglich ist. Weiter können die empfindlichen Komponenten des Blutes, insbesondere Thrombozyten durch die von einer rotierenden Drehdichtung verursachten hohen Reibung oder Turbulenz verletzt werden.
Zur Lösung dieser Probleme ist es bekannt (DE-B-2114161), Verbindungen zwischen den rotierenden und stationären Teilen so herzustellen, dass, um ein Verzwirnen oder Verdrillen zu vermeiden, keine Drehdichtungen oder Schleifringe erforderlich sind. Dazu wird die Leitung von der ortsfesten Stelle um das rotierende Bauteil herumgeführt und die Leitung mit der halben Winkelgeschwindigkeit der Zentrifugenkammer und mit gleichem Drehsinn um das rotierende Bauteil herum gedreht. Zur Verwirklichung dieses aus der Spinnereitechnik abgeleiteten Systems wird auf einem ortsfesten Untergestell ein ebenfalls ortsfester Zahnkranz angebracht, durch den sich konzentrisch eine von einem Motor angetriebene Welle erstreckt. Auf dieser Welle ist ein sich mit dieser drehender Hohlzylinder angebracht, der seitlich zur Drehachse versetzt ein mit dem festen Zahnkranz kämmendes Zahnrad aufweist, das sich bei Drehung des Hohlzylinders auf dem feststehenden Zahnkranz abrollt. Am Hohlzylinder ist weiter eine seitlich versetzte Hilfswelle angebracht, die an ihrer Unter- und Oberseite ebenfalls ein Zahnrad trägt, wobei das untere Zahnrad mit dem ersten Zahnrad kämmt und von diesem ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt wird. Das obere Zahnrad auf der Hilfswelle überträgt seine Drehbewegung auf ein Antriebszahnrad für beispielsweise eine Zentrifugenkammer, die konzentrisch zur ersten Welle angebracht ist. Das Übersetzungsverhältnis der beschriebenen Zahnradanordnung ist so gewählt, dass der Hohlzylinder sich mit halber Winkelgeschwindigkeit und gleicher Drehrichtung im Vergleich zu der Zentrifugenkammer bewegt. Dadurch wird ein Verdrillen oder Verzwirnen einer Zuleitung verhindert. Nachteilig an der bekannten Anordnung ist ganz allgemein die Verwendung von Zahnrädern. Dies erfordert eine sehr genaue und damit aufwendig und teuere Herstellung der Zentrifuge. Zudem müssen Zahnräder gewartet, beispielweise geschmiert werden, und erzeugen ein relativ hohes Laufgeräusch. Ein weiterer Nachteil liegt im Abgriff des Zentrifugenkammerantriebs über den feststehenden Zahnkranz. Durch das Abrollen eines Zahnrads auf diesem feststehenden Zahnkranz wird die Laufrichtung des Zahnrads im Vergleich zum bewegten Hohlzylinder umgekehrt. Um die geforderte Laufrichtung in Drehrichtung des Hohlzylinders zu erreichen, ist daher ein Zahnrad lediglich zur Umkehrung der Drehrichtung erforderlich, das ebenfalls zum hohen Lautstärkepegel, der Wartungsintensität und dem Erfordernis einer genauen und damit teueren Fertigung beiträgt.
Zur Reduzierung des Lautstärkepegels von zahnradgetriebenen Zentrifugen und zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen in den Antriebseinheiten ist es weiter bekannt (DE-A-2 612 988), die einzelnen Wellen mit Riemenantrieben zu verbinden. Der prinzipielle Aufbau ist hier allerdings ebenfalls beibehalten. Es ist somit auch hier eine der Motorantriebseinheit nachgeschaltete feststehende Riemenscheibe vorgesehen, auf der bei der Drehung eines Hohlzylinders, der die Bewegung der Leitungsschleife bewirkt, ein Treibriemen läuft. Die Orbitalbewegung des Treibriemens wird in eine Drehbewegung einer mit dem Hohlzylinder umlaufenden Riemenscheibe umgesetzt, die zum Antrieb der Zentrifugenkammer beiträgt. Wie bei der vorbeschriebenen Anordnung wird auch hier die Antriebsbewegung für die Zentrifugenkammer in umgekehrter Drehrichtung geliefert und muss durch den Einsatz von Hilfswellen mit Hilfsriemenscheiben in die gewünschte richtige Drehrichtung, entsprechend der doppelten Winkelgeschwindigkeit des Hohlzylinders, umgesetzt werden. Der Aufbau ist im allgemeinen aufwendig und teuer und kann zu ziemlich grossen und schweren, rotierenden Teilen führen. Zudem müssen die dadurch hohen Zentrifugalkräfte beherrscht werden, die durch die erforderlich werdende grosse Schleife der Zu- und Abströmleitung gerade diese stark beanspruchen. Zum Ver- bzw. Entzwirnen der Zuleitung ist diese in den vorbeschriebenen bekannten Ausführungen in Ösen oder Ringen am drehbaren Hohlzylinder geführt. Bei grösseren Leitungsschleifen, wie sie in den vorbeschriebenen Ausführungen durch die notwendigen Einrichtungen zur Drehrichtungsumkehr erforderlich sind, wird die Leitung in diesen Führungsstellen, insbesondere durch Zentrifugalkräfte und damit verbundene Reibung, relativ stark beansprucht. Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde bereits vorgeschlagen (DE-A-2 611 307 und US-A-4221 322), die Leitungsschleife an ihrer Aussenseite fest zu führen und durch eine mit dem Antrieb über einen Zahnriemen verbundene Entdrilleinheit zu entzwirnen. Dieser Aufbau ist aufwendig und führt zu einer komplex aufgebauten und teuren Zentrifugenanordnung.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine gattungsgemässe Zentrifuge ohne Drehrichtungsumkehr zu schaffen, deren rotierende Teile einfacher und kleiner aufgebaut sind un die dadurch preisgünstiger ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäss Anspruch 1 wird eine Antriebsanordnung vorgeschlagen, bei der der Antrieb für die Zentrifugenkammer und für den drehbaren Leitungsmitnehmer, der die Leitungsschleife mit halber Winkelgeschwindigkeit im gleichen Drehsinn wie die Zentrifugenkammer dreht, parallel erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass sowohl eine erste Welle zur Bewegungsübertragung für den Leitungsmitnehmer als auch eine zweite Welle zur Bewegungsübertragung für die Zentrifugenkammer über eine jeweils eigene formschlüssige Getriebeverbindung mit der Antriebswelle eines am Stützgestell angebrachten Antriebsmotor verbunden sind.
Bei dieser Anordnung entfällt ein feststehender Zahnkranz oder eine feststehende Riemenscheibe, an denen sich nachgeschaltete Drehteile in einer Art Planetenbewegung abwickeln und angetrieben werden, so dass keine gegenläufige Drehbewegung, die anschliessend umgesetzt werden muss, erzeugt wird.
Vorteilhafterweise ist die erste Welle als Hohlwelle zum Antrieb des Leitungsmitnehmers ausgebildet, durch die sich koaxial hindurch die zweite Welle, weiterhin als Kammerantriebswelle bezeichnet, drehbar gelagert erstreckt.
Die erste Welle zum Antrieb des Leitungsmitnehmers und die Kammerantriebswelle können von der Motorabtriebswelle direkt in der gleichen gewünschten Drehrichtung angetrieben werden, wobei vorteilhafterweise bereits hier das für die Entzwirnung notwendige Drehzahlverhältnis von 2 : 1 durch die entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses eingestellt wird. Durch den Wegfall von Einrichtungen zur Drehrichtungsumkehr wird der gesamte Zentrifugenaufbau wesentlich vereinfacht und dadurch preisgünstiger.
Ein weiterer entscheidender Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung wird darin gesehen, dass die Grösse der rotierenden Teile, um die die Leitung geführt und gedreht werden muss, verkleinert werden kann. Das führt zu einer geringeren Zentrifugal- und Zugkraft auf die Zuleitung. Zusätzlich dazu kann die Zuleitung nur eine geringe Berührungsfläche mit rotierenden Teilen der Zentrifuge (Leitungsmitnehmer) haben. Dies wird besonders deutlich, wenn die Zentrifugenkammer innerhalb eines Drehrahmens (Leitungsmitnehmer) angeordnet ist und die flexible Leitung sich frei ver- und entdrillen kann, ohne zusätzliche Reibungskräfte zwischen Leitung und Leitungsmitnehmer überwinden zu müssen. Auch dies trägt zu einem einfacheren und kostengünstigeren Aufbau der Zentrifuge und der benötigten Teile, wie der Zentrifugenkammer und ihrer Leitungsbefestigung, die während eines Zentrifugenvorgangs benutzt werden, bei.
Die Unteransprüche haben zweckmässige Ausführungen des Gegenstands nach dem Hauptanspruch zum Inhalt.
Anhand einer Zeichnung werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Zentrifuge,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Zentrifuge und
Fig. 3 einen weiteren Vertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Zentrifuge.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Zentrifuge dargestellt, die im wesentlichen aus einem Antriebsmotor 1 an einem Stützgestell 2, einem Drehrahmen 3, der am Stützgestell 2 drehbar gelagert ist, und einer am Drehrahmen 3 gelagerten Zentrifugenkammer 4 besteht. Der Antriebsmotor trägt auf seiner vertikal stehenden Abtriebswelle 5 zwei im Abstand versetzte Riemenscheiben 6 und 7, von denen aus Treibriemen 8, 9 zu weiteren Riemenscheiben 10, 11 führen. Die Riemenscheibe 11 sitzt am unteren Ende einer Hohlwelle 12, die in einer Buchse 13 mit Hilfe zweier Lager 14, 15 gelagert und gehalten ist. Die Buchse 13 ist über Schraubverbindungen 16, 17 mit dem Stützgestell lösbar verbunden. Am Oberteil der Hohlwelle 12 ist ein Flanschstück aufgesetzt, mit dem eine untere Tragplatte 18 des Drehrahmens 3 über Schraubverbindungen 19, 20 lösbar verbunden ist.
Der Antrieb für den Drehrahmen 3 arbeitet somit wie folgt: Beim Einschalten des Antriebsmotors 1 dreht die Antriebswelle 5 und damit die Riemenscheibe 6 mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit. Die Riemenscheibe 11 an der Hohlwelle 12 hat den doppelten Durchmesser der Riemenscheibe 6, so dass die Hohlwelle durch die Bewegungsübertragung mit Hilfe des Treibriemens 8 mit halber Winkelgeschwindigkeit im Vergleich zur Drehbewegung des Antriebsmotors 1 dreht. Durch die feste Verbindung des Drehrahmens 3 mit der Hohlwelle 12 dreht somit auch der Drehrahmen 3 mit halber Winkelgeschwindigkeit im Vergleich zum Antriebsmotor.
Die Riemenscheibe 7 hat den gleichen Durchmesser wie die mit einer Kammerantriebswelle 21 verbundene Riemenscheibe 10. Die Kammerantriebswelle 21 ragt durch die Hohlwelle 12 und ist in dieser durch Lager 22, 23 gehalten. An der Oberseite der Kammerantriebswelle 21, die nur wenig über die etwa mit der unteren Tragplatte abschliessenden Hohlwelle 12 ragt, ist eine weitere Riemenscheibe 24 befestigt. Diese Riemenscheibe 24 ist über einen Treibriemen 25 mit einer Riemenscheibe 26 verbunden, die an der Unterseite einer vertikal stehenden Umlenkwelle 27 befestigt ist. Die Umlenkwelle ist zwischen der unteren Tragplatte 18 und einer oberen Tragplatte 28 des Drehrahmens 3 drehbar in Lagern 29, 30 gelagert, wobei die obere und untere Tragplatte 28, 18 durch Streben 31, 32 auf Distanz gehalten und montiert sind. Die Umlenkwelle 27 ist dabei seitlich gegenüber der Drehachse der Hohlwelle 12 und der Kammerantriebswelle 21 in den äusseren Bereich der oberen bzw. unteren Tragplatte 28, 18 versetzt. Es erfolgt somit eine Umlenkung der Drehbewegung von der mittleren Drehachse nach der Seite des Drehrahmens 3. Die Drehbewegung wird mit Hilfe einer an der Oberseite der Umlenkwelle 27 angeordneten Riemenscheibe 33 und einem darauf laufenden Treibriemen 34 wieder zur mittleren Drehachse des Drehrahmens 3 gelenkt. Der Treibriemen 34 liegt dort auf einer Riemenscheibe 35, die am unteren Ende einer vertikal stehenden Hohlwelle 36 angebracht ist. Die Hohlwelle 36 ist über Lager 37, 38 in einer Buchse 39 gelagert, die über Schraubverbindungen 40, 41 mit der oberen Tragplatte 28 lösbar verbunden ist. Die Hohlwelle 36 trägt oberhalb der oberen Tragplatte 28 und damit ausserhalb des Bereichs des Drehrahmens 3 einen Flansch 42, auf den die ringförmige Zentrifugenkammer 4 aufgesetzt ist, wobei die Hohlwelle 36 mit ihrem oberen Ende 43 durch eine zentrale Aussparung der Zentrifugenkammer 4 ragt. Das obere Ende 43 der Hohlwelle 36 trägt ein Gewinde 44, auf das eine Überwurfmutter 45 zur Fixierung der Zentrifugenkammer 4 aufgeschraubt ist. An der Unterseite der Hohlwelle 36 ist ein trichterförmiges Ringteil 46 mit nach aussen gebogenen Randbereichen eingesetzt.
Der Antrieb für die Zentrifugenkammer 4 arbeitet wie folgt: Beim Einschalten des Antriebsmotors 1 wird die Motorabtriebswelle 5 und damit auch die Riemenscheibe 7 mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben. Da die Riemenscheiben 7, 10 gleichen Durchmesser haben, wird die Kammerantriebswelle 21 mit der gleichen Drehzahl angetrieben. Die Riemenscheiben 24, 35 haben gleichen Durchmesser, ebenso die Riemenscheiben 26, 33 einen dazu unterschiedlichen, aber ebenfalls untereinander gleichen, Durchmesser. Damit wird durch die Umlenkwelle 27 lediglich die Drehbewegung zur Seite versetzt umgelenkt, so dass zwischen der Riemenscheibe 24 und dem trichterförmigen Ringteil 46 ein freier Raum verbleibt, die an der Hohlwelle 36 auftretende Drehzahl wird durch diese Anordnung aber im Vergleich zur Motordrehzahl nicht verändert. Die Hohlwelle 36 und damit die Zentrifugenkammer 4 läuft somit mit der gleichen Drehzahl wie der Antriebsmotor 1 und mit der doppelten Drehzahl im Vergleich zu der Drehzahl des Drehrahmens 3 (wie weiter oben ausgeführt).
Eine flexible Leitung 47, in der eine Zuström-und Abströmleitung oder ein ganzes Bündel von Zu- und Ableitungen enthalten sein können, ist von unten her in die Hohlwelle 36 eingeführt und mit einer Anschlussstelle 48 an der Zentrifugenkammer fest verbunden. Die Leitung 47 ist in einer Schleife nach oben um die Zentrifugenkammer 4 herum zu einer ortsfesten Anschlussstelle 49 geführt. An der oberen Tragplatte 28 ist eine schräg nach oben führende Leitungsstütze 50 angebracht, die in einem öffenbaren Ring 51 mit Schnappverschluss endet, in den die Leitung 47 eingelegt ist.
Die bisher mit ihren wesentlichen Teilen und der Funktion der Antriebe für den Drehrahmen 3 und die Zentrifugenkammer 4 beschriebene Zentrifuge hat folgende Funktion: Das zu zentrifugierende Medium wird von der ortsfesten Anschlussstelle, die beispielsweise an einem Behälter angebracht sein kann, über die Leitung 47 der sich mit der Drehzahl des Antriebsmotors 1 drehenden Zentrifugenkammer 4 zugeführt. In der Leitung 47 kann bei einem Durchlaufbetrieb der Zentrifuge sowohl eine Zuström- als auch Abströmleitung enthalten sein. Wie weiter oben ausgeführt, wird gleichzeitig der Drehrahmen 3 mit der halben Drehzahl im Vergleich zu der Zentrifugenkammer 4 bewegt, so dass die Schleife der Leitung 47, die über die Leitungsstütze 50 mit dem Drehrahmen 3 verbunden ist, mit halber Drehzahl um die Zentrifugenkammer 4 herum bewegt wird. Dies hat, wie eingangs beschrieben, den bekannten Effekt, dass keine Verzwirnung oder Verdrillung der Leitung 47 auftritt. Die Leitung 47 kann sich dabei im Ring 51 frei bewegen.
Ein wesentlicher Vorteil der gezeigten Ausführungsform wird in ihrem einfachen Aufbau und der Möglichkeit einer einfachen und schnellen Zugänglichkeit für alle Einzelteile gesehen. Eine Wartung und ein Austausch von Teilen ist damit sehr schnell und einfach durchführbar.
Der Motor 1 ist mit Hilfe von Schraubverbindungen 52, 53 einfach vom Stützgestell 2 lösbar und austauschbar. Zum Abnehmen (evtl. Austauschen) der Triebriemen 8, 9 kann die obere Riemenscheibe 6 an der Antriebswelle 5 nach Lösen der Schraube 54 abgezogen werden, wodurch auch der weiter unten liegende Treibriemen 9 zugänglich wird und der Antriebsmotor 1 nach unten aus dem Stützgestell 2 entfernt werden kann.
Ähnlich einfach kann der gesamte Drehrahmen 3 vom Stützgestell 2 getrennt werden, indem die Schraubverbindungen 16, 17 gelöst werden. Weiter ist die Einheit bestehend aus der Buchse 13, der Hohlwelle 12 und der Kammerantriebswelle 21 einfach auseinandernehmbar. Die Lager 14, 15 zwischen der Buchse 13 und der Hohlwelle 12, und die Lager 22, 23 zwischen der Hohlwelle 12 und der Kammerantriebswelle 21 sind dazu jeweils von der Aussenseite her über Schraubverbindungen 55, 56 gehalten, nach deren Lösen sowohl die Lager 14, 15, 22, 23 als auch die Buchse 13, die Hohlwelle 12 und die Kammerantriebswelle 21 voneinander getrennt werden können. Die Riemenscheiben 10, 24 sind von der Aussenseite her über Seegerringhalterungen 57, 58 gesichert und leicht lösbar.
Nach Lösen der Schraubverbindungen 19, 20 und Abnahme der Riemenscheibe 24 und des Treibriemens 25 kann auch der Drehrahmen 3 mit seiner unteren Tragplatte 18 abgehoben werden.
Auch die Umlenkwelle 27 mit den Lagern 29, 30 und den Riemenscheiben 26, 33 kann einfach demontiert und zugleich, beispielsweise zur Einstellung einer geeigneten Treibriemenspannung, justiert werden. Dazu sind die Lager 30,29, in denen die Umlenkwelle 27 läuft, in Lagerböcken 59, 60 angebracht, die über seitlich an der unteren und oberen Tragplatte 18, 28 angeordnete Stelleinrichtungen 61, 62 in Richtung der Treibriemen 25, 34 verschiebbar sind. Nach Lösen der Stelleinrichtungen 61, 62 kann die gesamte Umlenkwelle 27 herausgenommen werden, beispielsweise beim Wechsel der Treibriemen 25, 34.
Auch ein Lösen der Zentrifugenkammer 4 bzw. ihrer Abstütz- und Antriebselemente ist einfach durchführbar. Nach Öffnen der Schraubverbindungen 40, 41 kann die ganze an der Buchse 39 angeschlossene Einheit vom Drehrahmen 3 abgenommen werden. Die Lager 37, 38 für die Hohlwelle 36 sind nach Lösen von Schraubverbindungen 63, 64 aus der Buchse 39 herausnehmbar, wodurch auch die Hohlwelle 36 aus der Buchse 39 gezogen werden kann. Insgesamt wird durch den vorbeschriebenen Aufbau eine Wartung zu Reinigungs- oder Reparaturzwecken schnell und einfach durchführbar.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Zentrifuge, die in wesentlichen Teilen identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist. Diese Teile sind ein Antriebsmotor 65 mit Drehverbindungen zu einer Hohlwelle 66 und einer Kammerantriebswelle 67, wobei von der Hohlwelle 66 ein Drehrahmen 68 und von der Kammerantriebswelle über eine Umlenkwelle 69 eine Zentrifugenkammer 70 mit doppelter Drehzahl im Vergleich zum Drehrahmen 68 angetrieben wird. Der Drehrahmen 68 hat auch hier eine obere Tragplatte 71. Die Zentrifugenkammer 70 ist jedoch hier nicht oberhalb der oberen Tragplatte 71, sondern unterhalb einer Riemenscheibe 72 innerhalb des Bereichs des Drehrahmens 68 angebracht. Auch hier ist eine Leitung 73 von unten her in die Zentrifugenkammer 70 eingeführt und mit einer Schleife über eine Leitungsstütze 74 um die Zentrifugenkammer 70 herum zu einer ortsfesten Anschlusstelle 75 oberhalb der Zentrifuge in Achsrichtung der Zentrifugenkammerachse geführt.
Die hier gezeigte Anordnung hat den Vorteil, dass die drehenden Massen gegenüber der ersten Ausführungsform konzentrierter sind und damit bezüglich Vibrationen und Unwuchten besser beherrschbar sind. Zudem wird durch die Anordnung der Zentrifugenkammer 70 innerhalb des Drehrahmens 68 die gesamte Anordnung kompakter.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform weist im Gegensatz zu den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen keine koaxiale Lagerung der Kammerantriebswelle in der Hohlwelle auf.
Vielmehr sind diese beiden Wellen getrennt voneinander angeordnet und durchsetzen - wie dies nachstehend erläutert ist - jeweils getrennt das Stützgestell 80.
Die Abtriebswelle 81 des nichtgezeigten Antriebsmotors trägt wiederum zwei im Abstand versetzte Riemenscheiben 82 und 83, von denen aus Treibriemen 84 und 85 zu den weiteren Riemenscheiben 86 und 87 führen.
Die Riemenscheibe 87 sitzt am unteren Ende einer Kammerantriebswelle 88, die im Stützgestell 80 mit Hilfe der Lager 89 und 90 drehbar gelagert ist.
Die Kammerantriebswelle 88 erstreckt sich weiterhin durch den Drehrahmen 91 hindurch, in dem sie mittels des Lagers 92 drehbar gelagert ist. An dem oberen Ende sitzt wiederum eine Riemenscheibe 93, die über einen Treibriemen 94 mit einer Riemenscheibe 95 verbunden ist, die an der Umlenkwelle 96 sitzt. Diese Umlenkwelle 96 ist an ihrem unteren Ende über das Lager 97 im Drehrahmen 91 drehbar gelagert und erstreckt sich an ihrem oberen Ende durch den Drehrahmen 91 hindurch, wobei zur Lagerung ein weiteres Lager 98 vorgesehen ist. Dieses obere Ende weist eine Riemenscheibe 99 auf, die über einen Treibriemen 100 mit der Riemenscheibe 101 verbunden ist, die an einer Hohlwelle 102 sitzt. Die Achse dieser Hohlwelle 102 fluchtet mit der Drehachse der Kammerantriebswelle, somit der mittleren Drehachse, während die Drehachse der Umlenkwelle 96 seitlich versetzt ist. Die Hohlwelle 102 ist an ihrem unteren Ende über das Lager 103 im oberen Teil des Drehrahmens 91 drehbar gelagert.
Demgemäss erstreckt sich der Antriebszug für die Zentrifugenkammer 104, die am oberen Ende der Hohlwelle 102 befestigt ist, von der Riemenscheibe 83 über den Treibriemen 85, die Riemenscheibe 87, die Kammerantriebswelle 88, die Riemenscheibe 93, den Treibriemen 94, die Riemenscheibe 95, die Umlenkrolle 96, die Riemenscheibe 99, den Treibriemen 100, die Riemenscheibe 101 und die Hohlwelle 102.
Der Durchmesser der Riemenscheiben 83 und 87, der Riemenscheiben 93 und 101 sowie der Riemenscheiben 95 und 99 ist dabei identisch. Somit drehen sich also die Abtriebswelle 81 und die Hohlwelle 102 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit. Weiterhin ist es infolge dieses Getriebezugs möglich, die flexible Leitung 105 - wie in Fig. 1 ebenfalls gezeigt und erläutert - von unten durch die Hohlwelle 102 einzuführen und mit der Zentrifugenkammer 104 zu verbinden.
Insgesamt gesehen gleicht also der Getriebezug zum Antrieb der Zentrifugenkammer 104 im wesentlichen dem Getriebezug der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Lediglich die Riemenscheibe 99 und in entsprechender Weise die Riemenscheibe 101 befinden sich oberhalb des Drehrahmens 91. Andererseits kann jedoch auch die Anordnung dieser Riemenscheiben innerhalb des Drehrahmens 91 möglich sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Gemäss der in Fig. gezeigten Ausführungsform ist die Drehrahmenantriebswelle 106 seitlich von der Kammerantriebswelle 88 versetzt, liegt also nicht in der mittleren Drehachse der gesamten Anordnung. Diese Drehrahmenantriebswelle 106 durchsetzt das Stützgestell 80 und ist hierin mit dem Lager 107 gelagert und gehalten. Unterhalb des Stützgestells ist an der Drehrahmenantriebswelle 106 die Riemenscheibe 86 befestigt, die über den Treibriemen 84 mit der Abtriebswelle 81 verbunden ist. Vorteilhafterweise weisen die Riemenscheiben 82 und 86 den gleichen Durchmesser auf, so dass sich die Wellen 81 und 106 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.
Diese DrehrahmenantriebsweXe. weist oberhalb des Stützgestells an ihrem anderen Ende eine weitere Riemenscheibe 108 in befestigter Anordnung auf. Diese Riemenscheibe 108 befindet sich unterhalb des Drehrahmens 91 und ist nicht mit diesem in Berührung. Von dieser Riemenscheibe 108 geht ein Treibriemen 109 ab, der eine Riemenscheibe 110 antreibt, deren Achse mit der mittleren Drehachse der Anordnung zusammenfällt. Diese Riemenscheibe 110 ist an der Unterseite des Drehrahmens 91 befestigt und weist eine Ausnehmung 111 auf, die von der Kammerantriebswelle 88 durchsetzt wird. Somit ist also diese Riemenscheibe 110 nicht mit dem Zentrifugenkammerantriebszug in Berührung. Um das geforderte 2 : 1 Antriebsverhältnis zwischen Zentrifugenkammer und Drehrahmen herzustellen, hat die Riemenscheibe 110 den doppelten Durchmesser der Riemenscheibe 108, mit der Folge, dass der Drehrahmen 91 mit halber Geschwindigkeit im Vergleich zum Antriebsmotor gedreht wird.
Somit erstreckt sich der Antriebszug zur Bewegung des Drehrahmens 91 von der Antriebswelle 81, der Riemenscheibe 82, dem Treibriemen 84, der Riemenscheibe 86, der Drehrahmenantriebswelle 106, der Riemenscheibe 108, dem Treibriemen 109, der Riemenscheibe 110 bis zum Drehrahmen 91. In einer speziellen Ausführungsform, die in Fig.3 strichpunktiert gezeichnet ist, kann die Abtriebswelle mit einer der beiden Antriebswellen, also mit der Kammerantriebswelle 88 oder mit der Drehrahmenantriebswelle 106 zusammenfallen. Im Ausführungsfalle gem. Fig. fällt die Abtriebswelle 81 mit der Drehrahmenantriebswelle 106 zusammen. Demzufolge entfallen die Riemenscheiben 82, 83 und 86, wobei anstelle der Riemenscheibe 86 eine Riemenscheibe 112 vorgesehen ist, die in Form und Wirkung der Riemenscheibe 83 entspricht. Diese Riemenscheibe 112 ist mit einem verlängerten Treibriemen 113 mit der Riemenscheibe 87 verbunden.
Die Drehrahmenantriebswelle 106 ist in Richtung auf den Antriebsmotor M mit einem Ansatz 114 verlängert, der direkt vom Antriebsmotor M angetrieben wird.
Gemäss dieser Ausführungsform wird also eine Welle eingespart.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform zeigt in prinzipieller Ausführung die Anordnung der Antriebszüge und deren Lagerung in dem Stützgestell 80 und dem Drehrahmen 91. Die konstruktiven Einzelheiten dieser Antriebszüge entsprechen dabei denen der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2, so dass also die darin beschriebenen Flansche und Buchsen ebenfalls hier zum Einsatz kommen.
In den beschriebenen Ausführungsformen sind als Drehverbindungen Riemenantriebe eingesetzt. Diese Riemenantriebe haben eine vorteilhaft geringe Geräuschentwicklung und sind aus diesem Grund zu bevorzugen. Die erfindungsgemässe Wirkung wird jedoch auch bei Zahnradantrieben bei dem erfindungsgemässen Antrieb erreicht, da zwar nach jeder Zahnradverbindung die Drehrichtung umgekehrt wird, insbesondere aber die Zentrifugenkammer und der Drehrahmen in die gleiche Richtung gedreht werden, weil keine Planetenbewegung durchgeführt wird.
Zusammenfassend wird festgestellt, dass mit den Merkmalen der Erfindung eine Zentrifuge ohne Dreh- oder Schleifdichtungen aufgezeigt wird, mit der ein an sich bekanntes Drehzahlverhältnis zwischen einer Zentrifugenkammer und einem Leitungsmitnehmer von 2 : 1 erreicht wird. Der Antrieb hierfür ist durch die Anordnung, insbesondere die koaxial ineinander gesetzte Anordnung der Antriebswellen vereinfacht, da immer die gewünschten gleichen Drehrichtungen erzeugt werden. Dies führt zu einem kompakten und einfachen Aufbau, bei dem auch die drehenden Massen kleingehalten sind.
Es versteht sich, dass das Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 zwischen den einzelnen Zahnrädern und Riemenscheiben, wie dies vorstehend beschrieben und in der Zeichnung dargestellt ist, normalerweise bevorzugt ist, um das Verhältnis von 2 : 1 in den Drehgeschwindigkeiten zwischen der Zentrifugenkammer 4, 70 bzw. 104 einerseits und dem drehbaren Leitungsmitnehmer andererseits zu erhalten. Dabei ist es jedoch lediglich von Bedeutung, dieses Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Zentrifugenkammer und dem Leitungsmitnehmer zu verwirklichen, unabhängig von den Durchmesserverhältnissen den einzelnen Zahnräder oder Riemenscheiben im betreffenden Antriebszug. Wenn es daher in einem gegebenen Einzelfall zu Vorteilen führt, so kann das Durchmesserverhältnis, soweit es vorstehend mit 2 : 1 angegeben ist, auch anders gewählt werden, beispielsweise mit 1 : 1 oder sonstwie, einschliesslich möglicher Zwischenwerte, solange sichergestellt ist, dass die sich dadurch im Vergleich zu den erläuterten Ausführungsformen ergebenden Unterschiede der Drehgeschwindigkeiten durch entsprechende Wahl der Übersetzungsverhältnisse anderer Zahnräder oder Riemenscheiben ausgeglichen werden, um zu gewährleisten, dass letztlich das erläuterte Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Zentrifugenkammer und dem Leitungsmitnehmer erzielt wird.

Claims

1. Zentrifuge mit einer Zentrifugenkammer (4, 70, 104), mit einer fest angeschlossenen Leitung (47, 73, 105) zwischen einer stationären Anschlussstelle (49, 75) und der Zentrifugenkammer (4, 70, 104), mit einer schleifenförmigen Leitungsführung, die um die Zentrifugenkammer (4, 70, 104) herumgeführt, wobei die Leitung (47, 73, 105) mit der Zentrifugenkammer (4, 70, 104) auf der der ortsfesten Anschlussstelle (49, 75) abgewandten Seite verbunden ist, mit einem Antrieb für die Zentrifugenkammer (4, 70, 104), der diese mit einer bestimmten Drehzahl antreibt, mit einem drehbaren Leitungsmitnehmer (3, 68, 91), mit dem die Leitung (47, 73, 105) mit halber Drehzahl und mit gleichem Drehsinn im Vergleich zur Zentrifugenkammer (4, 70, 104) um die Zentrifugenkammer (4, 70, 104) drehbar ist und an dem die Zentrifugenkammer (4, 70, 104) drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine erste Welle (12, 66, 106) zur Bewegungsübertragung für den Leitungsmitnehmer (3, 68, 91) als auch eine zweite Welle (Kammerantriebswelle) (21, 67, 88) zur Bewegungsübertragung für die Zentrifugenkammer (4, 70, 104) über eine jeweils eigene formschlüssige Getriebeverbindung mit der Antriebswelle (5, 81) eines am Stützgestell (2, 80) angebrachten Antriebsmotor (1, 65) verbunden sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle eine Hohlwelle (12, 66) ist, durch die sich koaxial hindurch die zweite Welle (Kammerantriebswelle) (21, 67) drehbar gelagert erstreckt.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (12, 66) in einem Stützgestell (2) und die zweite Welle (Kammerantriebswelle) (21, 67) in der Hohlwelle (12, 66) gelagert ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (12, 66) in einer mit dem Stützgestell (2) lösbar verbundenen Buchse (13) gelagert ist.

5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegungsübertragenden Verbindungen über Riemenscheiben (6, 7, 10, 11, 24, 26, 33, 35, 72, 82, 83, 86, 87, 93, 95, 99, 101, 108, 110) und Antriebsriemen (8, 9, 25, 34, 84, 85, 94, 100, 109) hergestellt sind, wobei die Riemenscheiben (6, 7, 82, 83) auf der Motorabtriebswelle (5, 81) gleich gross sind.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheiben (11, 10) auf der Hohlwelle (21) und der zweiten Welle (Kammerantriebswelle) (21) ein Durchmesserverhältnis von 2 : 1 aufweisen.

7. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheiben (110, 108) am Drehrahmen (91) und auf der Drehrahmenantriebswelle (106) ein Durchmesserverhältnis von 2: 1 aufweisen.

8. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsmitnehmer ein Drehrahmen (3, 68, 91) ist, bestehend aus einer unteren und einer oberen Tragplatte (18, 28, 71) und dazwischenliegenden Streben (31).

9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der unteren und oberen Tragplatte (18, 28, 71) in Achsrichtung der ersten Welle (12, 66, 106) und der zweiten Welle (Kammerantriebswelle) (21, 67, 88), jedoch seitlich versetzt, gegenüberliegende Lager (29, 30, 97, 98) angebrachtsind, in denen eine Umlenkwelle (27, 69, 96) mit zwei im Abstand angeordneten Riemenscheiben (26, 33, 95, 99) gelagert ist, und die eine Riemenscheibe (26, 95) mit einer Riemenscheibe (24, 93) an der zweiten Welle (Kammerantriebswelle) (21, 67, 88) und die zweite Riemenscheibe (33, 99) mit einer Riemenscheibe (35, 72, 101) an einem Hohlwellenstumpf (36, 102) der Zentrifugenkammer (4, 104) über Treibriemen (25, 34, 94, 100) verbunden sind, so dass in Achsrichtung der zweiten Welle (Kammerantriebswelle) (21, 67, 88) zwischen dieser und der Zentrifugenkammer (4, 104) ein Freiraum zur Führung der Leitung (47, 73, 105) verbleibt.

10. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (29, 30, 97, 98) für die Umlenkwelle (27, 69, 96) von der Seite des Drehrahmens (3, 68, 91) her zugänglich und mit den Tragplatten (18, 28) lösbar verbunden sind.

11. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenstumpf (36, 102) in einer Buchse (39) gelagert ist, die mit der oberen Tragplatte (28) lösbar verbunden ist.

12. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Leitungsmitnehmer (3,68,91), insbesondere auf der oberen Tragplatte (28, 71) eine Leitungsstütze (50, 74) mit einem die Leitung (47, 73, 105) umschliessenden Ring (51) angebracht ist.

13. Zentrifuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (51) zum Einlegen und Herausnehmen der Leitung (47, 73, 105) zu öffnen und mit einem Schnappverschluss zu schliessen ist.

14. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugenkammer (4, 104) oberhalb oder unterhalb der oberen Tragplatte (28, 71) angeordnet ist.

15. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (Kammerantriebswelle) (88) in der Zentralachse und die Drehrahmenantriebswelle (106) parallel hierzu, jedoch seitlich versetzt, angeordnet sind.

16. Zentrifuge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrahmenantriebswelle mit dem Lager (107) im Stützgestell (80) drehbar gehalten ist und oberhalb des Stützgestells (80) eine Riemenscheibe (108) aufweist, die über den Treibriemen (109) mit der Riemenscheibe (110) verbunden ist, die an der Unterseite des Drehrahmens (91) befestigt ist und einen doppelt so grossen Durchmesser im Verhältnis zur Riemenscheibe (108) aufweist.

17. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (Kammerantriebswelle) oder die Drehrahmenantriebswelle mit der Abtriebswelle des Motors direkt über einen Ansatz (114) verbunden ist.