EP0388667B1 - Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B5/00—Other centrifuges
- B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
- B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
- B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
- B04B5/0421—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes pivotably mounted
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- B04B2005/0435—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles with adapters for centrifuge tubes or bags
Definitions
- the invention relates to a centrifuge rotor with insert tubes which are spun in the rotor according to the preamble of claim 1.
- Such a centrifuge rotor with insert tubes which are flung in the rotor, with a support on the inner circumference of the rotating rotor, is already known from CH-PS 296 421.
- the rotor is already equipped with individual webs that form a pivot bearing, but a complex and relatively heavy centrifuge suspension must be used, which overlaps the webs with a handle.
- the insert tubes themselves cannot be attached directly to the bars, but are inserted into the centrifuge hanger. This results in the disadvantage of a relatively complicated arrangement, which is costly and does not operate reliably, with inward projections also having to be provided on the rotor in order to also support the centrifuge hangers laterally.
- the known centrifuge rotor with the centrifuge suspension is also relatively inexpensive and complex, since the rotor itself cannot be designed in the form of a disk, but rather has a conically tapering wind chamber in a manner known per se and, moreover, additionally has a steel ring shrunk on the outside of the rotor .
- the present invention is therefore based on the object of developing a centrifuge rotor of the type mentioned in such a way that it is considerably simpler, can be produced more cost-effectively and that it can be operated in a more reliable manner.
- pivot bearing is designed so that the tubes serve directly as swing-out hangers themselves and are attached to the disc in such a pivot-mounted manner that, when these tubes swing out, they move axially inward and thereby relieve the pivot bearing and not participates more in the power transmission.
- the rotor can rather be designed in a simple manner as a disk that has only one offset.
- the disc is thus self-supporting, and it is now possible for the first time to design a disc-like flat rotor bowl that could also function completely without an air bowl and without a lid.
- a major advantage over the known arrangement is that a heavy centrifuge sling is avoided and that the examination vessels (tubes) themselves serve directly as swing-out slings, which could not previously be achieved.
- the rotor now presents itself as a simple disk-shaped part with only one offset at the edge.
- the swivel bearings between the disc and the assigned sample vessels (tubes) therefore only serve to transfer the load in the extremely low speed range, until the tubes have swung out and rest with their base area on the inner wall of the crank of the disc and at the same time shift inwards in the radial direction and thus free the pivot bearings from any power transmission.
- the pivot bearings can therefore be designed as simple webs in the rotor. In the known arrangement, a more complex axis had to be used for the centrifuge suspension.
- centrifuge hangers which are usually designed as metal beakers
- simple plastic tubes with a relatively weakly dimensioned handle and correspondingly simple webs can be used here, and the manufacturing costs of such an arrangement are thereby significantly reduced.
- pivot bearing starts eccentrically, ie outside the center of gravity of the tube and above the tube.
- a disk is provided, which thus simultaneously forms radially outer and horizontal stops for the tube, so that the tubes are delimited by the disk swinging out precisely into a horizontal position.
- the disc not only serves as a force-transmitting element for the centrifugal force, but also as a swivel stop for the horizontally swinging tubes.
- the pivot bearing consists of individual webs which are present in the space between radially outwardly directed recesses.
- the tube can swing in with its opening area or swing up when it is in the relaxation area and the other opening then serves that the handle-like extension on the tube can reach down through this opening through the disk.
- the shape of the recesses of the radially successive recesses is relatively indifferent; it only has to be ensured that the opening of the tube can swing out through the one recess and the handle can dip into the disc through the other opening.
- These recesses can thus be designed as round or oval recesses or as slots.
- the intermediate area between these recesses which is defined by the material of the disk, is in this case designed in a simple manner as a web, over which the handle grips and over which the handle is pivotably mounted.
- the webs being formed by the material of the disk
- the rotor boiler 1 consists of a wind boiler 3, which preferably consists of a deep-drawn sheet metal material.
- the wind chamber 3 could, however, also be made of plastic.
- a horizontal disc 2 Arranged on the inside is a horizontal disc 2 made of a plastic material or a metal material, which has an angled portion 4 pointing downwards.
- the disk 2 with the offset 4 in this case forms a contact area 5 with the inner wall of the wind chamber 3.
- the disk 2 is preferably connected in one piece to a hub 6, which has a lower fastening ring 25, on which a mounting ring 26 is arranged, and fastening screws 7 are provided which connect the bottom region of the air chamber 3 to the hub 6.
- the hub 6 has a receiving part 10 recessed on its upper side the middle, which has an internal thread. This internal thread is screwed into the associated threaded attachment 13, which is connected in a rotationally fixed manner to a cover button 12.
- a cover 11 is thus placed on the pane 2, the cover 11 having an outer circumferential flange 14, on the underside of which a circumferential seal 15 is arranged, which rests on a likewise circumferential flange 27 of the wind boiler. This ensures a hermetically sealed closure of the rotor vessel 1.
- wind chamber 3 has on its part near the hub an inner flange 8 with which it is connected via the screws 7 to the circumferential fastening ring 25 of the hub.
- the hub 6 also has a central recess 9 on the underside, in which the motor drive shaft of the centrifuge engages.
- each tube 17 has a handle-like extension 20, which is part of the pivot bearing, this handle-like extension engaging over webs 18, which are part of the disk 2.
- the webs 18 are the spaces between the recesses 16, 19 of the disk.
- the tube 17 In the rest position, the tube 17 reaches with its upper opening area through the radially inner recess 16 in the disc and the handle 20 dips through the recess 19 under the lower edge of the disc 2.
- the tube 17 swings out in the direction of the arrow 21 and the base 22 moves here on the swivel radius 21.
- the tube swings with its upper region through the recess 16, the handle 20 emerges into the recess 19 and the bottom 22 thus lies against the inner wall 23 of the offset 4.
- the distance 28 between the web 18 and the inner wall 23 of the bend 4 is smaller than the distance 29 between the handle 20 and the bottom 22 of the tube 17. Only this ensures that the bottom 22 when it bears against the inner wall 23 in the axial direction 24 and thereby the handle 20 no longer rests on the web 18 in a load-transmitting manner.
- the web 18 is thus freed from the load transmission, and the transmission of the centrifugal force from the tube 17 only takes place via the tube 17 itself via the base 22 to the offset 4 and from there to the disc 2 and from the disc directly to the hub 6 of the rotor.
- wind chamber 3 can also be completely dispensed with in certain applications, so that only a disk-shaped rotor is present, which has the shape of the disk 2. Likewise, the cover 11 could then be omitted.
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- Centrifugal Separators (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen, die in dem Rotor geschleudert werden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Ein derartiger Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen die in dem Rotor geschleudert werden, wobei eine Abstützung am Innenumfang des umlaufenden Rotors stattfindet, ist bereits aus der CH-PS 296 421 bekannt. Dort ist zwar bereits der Rotor mit einzelnen Stegen ausgerüstet, die ein Schwenklager bilden, jedoch muß ein aufwendiges und relativ schweres Zentrifugengehänge verwendet werden, welches mit einem Henkel die Stege übergreift. Die Einsatzröhrchen selbst können nicht direkt an den Stegen befestigt werden, sondern werden in das Zentrifugengehänge eingesetzt. Hierdurch ergibt sich der Nachteil einer relativ komplizierten Anordnung, die kostenaufwendig ist und nicht ohne weiteres betriebssicher arbeitet, wobei zusätzlich am Rotor nach innen vorspringende Ansätze vorgesehen sein müssen, um das Zentrifugengehänge auch seitlich abzustützen. Der bekannte Zentrifugenrotor ist in diesem Sinne mit dem Zentrifugengehänge auch relativ kostenungünstig und aufwendig, da der Rotor selbst nicht etwa scheibenförmig gestaltet werden kann, sondern vielmehr in an sich bekannter Art einen konisch zulaufenden Windkessel aufweist und im übrigen zusätzlich einen außen am Rotor aufgeschrumpften Stahlring aufweist.
- Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugenrotor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er wesentlich einfacher ist, kostengünstiger hergestellt werden kann und daß er betriebssicherer bedienbar ist.
- Zur Lösung der gestellten Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
- Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß die Schwenklagerung so ausgebildet ist, daß die Röhrchen direkt als Ausschwinggehänge selbst dienen und derart schwenkgelagert an der Scheibe ansetzen, so daß beim Ausschwingen dieser Röhrchen diese sich axial einwärts verschieben und hierdurch das Schwenklager entlastet wird und nicht mehr an der Kraftübertragung teilnimmt.
- Die gesamte Zentrifugalkraft wird also über die Röhrchen und den Bodenbereich dieser Röhrchen auf die umlaufende Abkröpfung der Scheibe übertragen und von der Scheibe unmittelbar auf die Nabe des Rotors.
- Damit entfallen lastübertragende Verbindungen von der Scheibe beispielsweise über den Windkessel oder über den Deckel.Bei der Erfindung kann vielmehr in einfacher Art der Rotor als Scheibe ausgebildet sein, die lediglich eine Abkröpfung aufweist.
- Die Scheibe ist also selbsttragend, und damit ist es nun erstmals möglich, einen diskusartig flachen Rotorkessel zu entwerfen, der auch vollkommen ohne Windkessel und ohne Deckel funktionieren könnte.
- Daraus ergibt sich, daß der Windkessel selbst nicht mehr an der Lastübertragung teilnimmt und daß das einzige lastübertragende Teil die einfach herzustellende Scheibe mit der daran ansetzenden Abkröpfung ist, die bevorzugt werkstoffeinstückig mit der Nabe selbst verbunden ist.
- Selbstverständlich ist es auch möglich, die Nabe und die Scheibe in ihren nabennahen Berührungsbereich voneinander zu trennen und über entsprechende Befestigungsmittel miteinander zu verbinden. Eine derartige Verbindung erfolgt beispielsweise über eine Verklebung, Verschweißung, Verpressung oder dgl.
- Wesentlicher Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung ist also, daß ein schweres Zentrifugengehänge vermieden wird und daß die Untersuchungsgefäße (Röhrchen) selbst direkt als Ausschwinggehänge dienen, was bisher nicht erreicht werden konnte. In Verbindung damit stellt sich nun der Rotor selbst als einfaches scheibenförmiges Teil dar mit lediglich einer Abkröpfung am Rand.
- Die Schwenklager zwischen der Scheibe und den zugeordneten Probengefäßen (Röhrchen) dienen also nur im ganz extrem niedrigen Drehzahlbereich der Lastübertragung, bis nämlich die Röhrchen ausgeschwungen sind und mit ihrem Bodenbereich an der Innenwandung der Abkröpfung der Scheibe anliegen und hierbei gleichzeitig in radialer Richtung einwärts sich verschieben und so die Schwenklager von jeglicher Kraftübertragung befreien. Die Schwenklager können deshalb als einfache Stege in dem Rotor ausgebildet werden. Bei der bekannten Anordnung mußte für das Zentrifugengehänge eine aufwendigere Achse verwendet werden.
- Statt also teurer Zentrifugengehänge, die in der Regel als Metallbecher ausgebildet sind, können hier einfache Kunststoffröhrchen verwendet werden mit einem relativ schwach dimensionierten Henkel und entsprechend einfachen Stegen, und dadurch werden die Herstellungskosten einer derartigen Anordnung wesentlich vermindert.
- Von Vorteil ist es, daß die Schwenklagerung exzentrisch, d. h. also außerhalb des Gewichtsschwerpunktes des Röhrchens und oberhalb des Röhrchens ansetzt.
- Wenn man erfindungsgemäß eine exzentrische Lagerung verwendet, d. h. ein Schwenklager, welches oberhalb des Röhrchens möglichst an der Außenseite des Röhrchens ansetzt, dann erreicht man, daß die ausschwingenden Röhrchen (soweit kein Anschlag vorhanden wäre) sogar über ihre horizontale Lage nach oben schwingen würden.
- Erfindungsgemäß ist jedoch eine Scheibe vorgesehen, welche damit gleichzeitig radial äußere und horizontale Anschläge für das Röhrchen bildet, so daß die Röhrchen durch die Scheibe genau in eine horizontale Lage ausschwingend begrenzt werden.
- Die Scheibe dient also nicht nur als kraftübertragendes Element für die Zentrifugalkraft, sondern gleichzeitig auch als Schwenkanschlag für die horizontal ausschwingenden Röhrchen.
- Bei der Erfindung besteht das Schwenklager aus einzelnen Stegen, die im Zwischenraum zwischen radial auswärts gerichteten Ausnehmungen vorhanden sind. Durch die eine radial einwärts gerichtete Ausnehmung kann somit das Röhrchen mit seinem Öffnungsbereich einschwingen bzw. hochschwingen, wenn es im Ruhebereich ist und die andere Öffnung dient dann dazu, daß der henkelartige Ansatz am Röhrchen durch diese Öffnung nach unten durch die Scheibe hindurchgreifen kann.
- Die Formgebung der Ausnehmungen der radial hintereinander liegenden Ausnehmungen ist relativ gleichgültig; es muß nur dafür gesorgt werden, daß durch die eine Ausnehmung die Öffnung des Röhrchens ausschwingen kann und durch die andere Öffnung der Henkel in die Scheibe hineintauchen kann. Diese Ausnehmungen können also als runde oder ovale Ausnehmungen oder auch als Schlitze ausgebildet sein.
- Der Zwischenbereich zwischen diesen Ausnehmungen, der durch das Material der Scheibe definiert wird, ist hierbei in einfacher Art als Steg ausgebildet, über den der Henkel greift und über den der Henkel schwenkbar gelagert ist.
- Statt der Ausbildung der Stege durch das Material der Scheibe gibt es noch andere Möglichkeiten, nämlich die Stege aus einem anderen Material als dem der Scheibe zu bilden. Beispielsweise kann man einen umlaufenden Metallring (Drahtring) verwenden, der in die Scheibe eingelassen ist oder mit der Scheibe verbunden ist, oder es sich auch punktuell vorhandene Schwenklager möglich, wie z. B. Schraubenaufhängungen oder Bolzenaufhängungen oder dgl.
- Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
- Es zeigen:
- Figur 1: schematisiert einen Querschnitt durch einen Rotorkessel nach der Erfindung;
- Figur 2: die Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1 bei abgenommenem Deckel.
- Der Rotorkessel 1 besteht hierbei aus einem Windkessel 3, der bevorzugt aus einem tiefgezogenen Blechmaterial besteht. Der Windkessel 3 könnte jedoch auch aus Kunststoff sein.
- An der Innenseite ist eine horizontale Scheibe 2 aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metallmaterial angeordnet, welche eine nach unten weisende Abkröpfung 4 aufweist.
- Die Scheibe 2 mit der Abkröpfung 4 bildet hierbei einen Berührungsbereich 5 mit der Innenwand des Windkessels 3.
- In diesem Berührungsbereich liegt lediglich eine Berührung vor, ohne Kraftübertragung; es braucht hier auch keine Verbindung wie z. B. eine Klebe- oder Nietverbindung vorgesehen zu sein, es muß nur dafür gesorgt sein, daß die Scheibe etwa passend in den Windkessel 3 eingesetzt wird.
- Damit ist die Scheibe 2 leicht abnehmbar an dem Windkessel 3 befestigt, sofern die sonstige Verbindung gelöst wird.
- Die Scheibe 2 ist nämlich in ihrem radial inneren Bereich bevorzugt werkstoffeinstückig mit einer Nabe 6 verbunden, die einen unteren Befestigungsring 25 aufweist, an dem ein Montagering 26 angeordnet ist und Befestigungsschrauben 7 vorhanden sind, welche den Bodenbereich des Windkessels 3 mit der Nabe 6 verbinden.
- Sofern eine solche Befestigung verwendet wird ist die Scheibe 2 nicht von dem Windkessel 3 abnehmbar.
- Die Nabe 6 weist an ihrer Oberseite eingelassen ein Aufnahmeteil 10 in der Mitte auf, welches ein Innengewinde aufweist. Dieses Innengewinde wird in den zugeordneten Gewindeansatz 13 eingeschraubt, der drehfest mit einem Deckelknopf 12 verbunden ist. Damit wird ein Deckel 11 auf die Scheibe 2 aufgesetzt, wobei der Deckel 11 einen äußeren umlaufenden Flansch 14 aufweist, an dessen Unterseite eine umlaufende Dichtung 15 angeordnet ist, die auf einem gleichfalls umlaufenden Flansch 27 des Windkessels aufliegt. Damit wird ein hermetisch dichter Abschluß des Rotorkessels 1 gewährleistet.
- Es wird noch hinzugefügt, daß der Windkessel 3 an seinem nabennahen Teil einen inneren Flansch 8 aufweist, mit dem er über die Schrauben 7 mit dem umlaufenden Befestigungsring 25 der Nabe verbunden ist.
- Die Nabe 6 weist im übrigen an der Unterseite eine zentrale Ausnehmung 9 auf, in welche die Motorantriebswelle der Zentrifuge eingreift.
- Wichtig ist nun, daß in der Scheibe 2 mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte und jeweils hintereinander liegend in radialer Richtung fluchtende Ausnehmungen 16,19 vorgesehen sind, welche der Schwenklagerung von Röhrchen 17 dienen.
- Jedes Röhrchen 17 weist hierbei gemäß Figur 1 einen henkelartigen Ansatz 20 auf, der das eine Teil des Schwenklagers ist, wobei dieser henkelartige Ansatz über Stege 18 greift, die Teil der Scheibe 2 sind. Die Stege 18 sind hierbei die Zwischenräume zwischen den Ausnehmungen 16,19 der Scheibe.
- In der Ruhestellung greift damit das Röhrchen 17 mit seinem oberen Öffnungsbereich durch die radial innenliegende Ausnehmung 16 in der Scheibe hindurch und der Henkel 20 taucht durch die Ausnehmung 19 unter die Unterkante der Scheibe 2.
- Sobald die Zentrifuge in Betrieb gesetzt wird schwenkt das Röhrchen 17 in Pfeilrichtung 21 aus und der Boden 22 bewegt sich hierbei auf dem Schwenkradius 21. Hierbei schwenkt das Röhrchen mit seinem oberen Bereich durch die Ausnehmung 16 hindurch, der Henkel 20 taucht in die Ausnehmung 19 auf und der Boden 22 legt sich damit an die Innenwand 23 der Abkröpfung 4 an.
- Wichtig ist nun, daß nach Figur 1 der Abstand 28 zwischen dem Steg 18 und der Innenwand 23 der Abkröpfung 4 kleiner ist als der Abstand 29 zwischen dem Henkel 20 und dem Boden 22 des Röhrchens 17. Nur dadurch wird gewährleistet, daß sich der Boden 22 bei der Anlage an der Innenwand 23 in axialer Richtung 24 nach innen verschiebt und hierdurch der Henkel 20 nicht mehr lastübertragend an dem Steg 18 anliegt. Der Steg 18 ist damit von der Lastübertragung befreit, und die Übertragung der Zentrifugalkraft vom Röhrchen 17 erfolgt nur noch über das Röhrchen 17 selbst über den Boden 22 auf die Abkröpfung 4 und von dort auf die Scheibe 2 und von der Scheibe unmittelbar auf die Nabe 6 des Rotors.
- Daraus ergibt sich, daß der Windkessel 3 auch bei gewissen Anwendungsfällen vollständig entfallen kann, so daß nur noch ein scheibenförmiger Rotor vorhanden ist, welcher die Formgebung der Scheibe 2 aufweist. Ebenso könnte dann der Deckel 11 entfallen.
Claims (7)
- Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen, die in dem Rotor geschleudert werden, wobei sich die Einsatzröhrchen mit dem Bodenbereich am Innenumfang des umlaufenden Rotors abstützen und die Einsatzröhrchen sich hierbei in axialer Richtung bzw. in radialer Richtung des Rotors einwärts verschieben, wodurch das Schenklager von Zentrifugaltkraft entlastet wird,
wobei der Rotor im wesentlichen als horizontale Scheibe (2) ausgebildet ist, die eine Abkröpfung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß, an der Scheibe (2) einzelne Stege (18) angeordnet sind, welche die Schwenklagerung ausbilden und daß Einsatzröhrchen (17) selbst das Ausschwinggehänge darstellen und hierbei mit einem Henkel (20) die Stege (18) übergreifen und mit dem Bodenbereich (22) an der Abkröpfung (4) anliegen, wobei der Abstand (28) zwischen den Stegen (18) und der Abkröpfung (4) kleiner ist als der Abstand (29) zwischen einem Henkel (20) und dem Boden (22) eines Einsatzröhrchens (17). - Zentrifugenrotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzröhrchen (17) exzentrisch an der Scheibe (2) schwenkbar gelagert sind. - Zentrifugenrotor nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe in radialer Richtung vor und nach den Stegen (18) in fluchtender Anordnung hintereinander Ausnehmungen (16, 19) vorgesehen sind, wobei in der Ausnehmung (16) das Einsatzröhrchen (17) mit seinem Öffnungsbereich im Ruhebereich ein- bzw. hochschwingt, während durch die Ausnehmung (19) der Henkel (20) hindurchgreift. - Zentrifugenrotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) in der Abkröpfung (4) selbsttragend ausgebildet ist. - Zentrifugenrotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) von der Nabe (6) voneinander getrennt vorgesehen und über entsprechende Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. - Zentrifugenrotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) außer der Abkröpfung (4) als radialen Anschlag zusätzlich noch einen horizontalen Schwenkanschlag als Begrenzung beim Ausschwenken der Einsatzröhrchen (17) ausbildet. - Zentrifugenrotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als Schwenklagerung ein umlaufender Metall- bzw. Drahtring vorgesehen ist, der in die Scheibe (2) eingelassen bzw. mit ihr verbunden ist.
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