EP1117485B1 - Unwuchtsaugleichsvorrichtung für zentrifugen - Google Patents

Unwuchtsaugleichsvorrichtung für zentrifugen Download PDF

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EP1117485B1
EP1117485B1 EP00956379A EP00956379A EP1117485B1 EP 1117485 B1 EP1117485 B1 EP 1117485B1 EP 00956379 A EP00956379 A EP 00956379A EP 00956379 A EP00956379 A EP 00956379A EP 1117485 B1 EP1117485 B1 EP 1117485B1
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EP
European Patent Office
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ring
rotor
centrifuge
elastomer
constructed
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EP00956379A
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EP1117485A1 (de
Inventor
Fel Anatolii
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Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge mentioned in the preamble of claim 1 Art.
  • Such a device causes an imbalance of the rotor, for example is generated by asymmetrical loading, an unbalance compensation by that the mass-compensating ring during the rotation of the Rotor with yielding bearing device opposite to the unbalanced mass shifts and thereby compensates for the unbalance.
  • a centrifuge is known from US-A-3796109, in which in a separate Housing rings arranged concentrically to the shaft are loosely mounted so that they can tilt to compensate for unbalance. This training also requires one Special construction with considerable effort.
  • DE-A-19749357 shows an unbalance compensation device for centrifuges with balls running freely in a ring path concentrically around the shaft move freely for balancing. This construction is used at Centrifuges, especially laboratory centrifuges, are often used, but are limited high-precision production and consequently results in very high costs.
  • Torsionsschwingungsbehimmpfung Torsional vibration dampers are, for example provided on almost every motor vehicle engine on the crankshaft suppress the jerking, especially at low speeds. at Torsional vibration dampers basically depend on a mass ring keep torsionally sprung against the shaft, whereby radial leads to unbalance Shifts should be avoided if possible.
  • EP-A-653579 shows a torsional vibration damper in which the ground ring with the rotor either via an elastomer ring or via its screw axis Coil springs arranged concentrically to the shaft and supported at the ends is connected torsionally.
  • US-A-4395809 also shows a torsional vibration damper in which the the compensating ring forming the vibration mass via an elastomer ring an inner seat ring is mounted torsionally, the seat ring for assembly on the torsion damper shaft.
  • the elastomer ring is between the outer and inner ring with radial preload fitted around torsional vibrations, but not allow any radial movement if possible.
  • a generic centrifuge is known from DE 4239504 A1. At this the bearing device has a plurality of spaced, radially acting Springs up. However, this construction has significant disadvantages.
  • the radially acting spring force of the bearing device is different Circumferential angle varies depending on how far the circumferential angle of neighboring feathers away. This results in uneven Imbalance compensation disturbing conditions. Furthermore, the individually trained Springs are difficult to adjust to the same spring force, which also leads to malfunctions of the unbalance compensation. Furthermore, those in the known Construction provided undamped springs of the bearing device oscillatory system, which is a source of additional undesirable resonances is. Furthermore, the known storage device is essentially only in the plane the storage facility and not effective against tilt deflections. Finally is the known construction is also very complex to manufacture.
  • the known device is only for low unbalance requirements suitable at low speeds, such as that in the cited document illustrated case of a washing machine. It is only for high-speed centrifuges very badly suited.
  • the object of the present invention is the generic centrifuge training to save costs for higher balancing requirements.
  • the centrifuge according to the invention sees an elastic storage device Ring in front.
  • the compensation ring for example a steel ring suitable mass
  • an elastic ring in the form of a rubber layer attached to the surface of the rotor.
  • the ring-shaped one which can be formed symmetrically on all sides, is advantageous Shape of the elastic ring, which is the same at all circumferential angles (Isotropic) elastic properties.
  • Such an elastic ring leaves train well damping. Then resonance frequencies do not occur, so that no additional resonances are formed in the vibration system of the centrifuge become.
  • the elastic ring can withstand restoring forces very well also in the tilting direction of the rotor axis in relation to the compensating ring generate and thus also compensate for tilting movements very well. It is hereby Imbalance compensation is easily created in several degrees of freedom.
  • the device according to the invention is therefore at low cost and because of it simple construction, especially retrofittable for all centrifuges Type, especially for very high-speed centrifuges such as laboratory centrifuges, suitable.
  • the device can on different concentric surfaces of the rotor be attachable, for example on the for receiving the centrifuged material provided rotor container.
  • the device can, for example, on a concentric outer surface of the rotor on the circumference of the rotor container or particularly advantageous when attached be provided on the outside of the shaft. It is advantageous however according to claim 3 on a concentric inner surface, in particular an inner surface of the rotor container, which is particularly space-saving Construction leads.
  • the elastic ring is advantageously designed as an elastomer ring. Suitable elastomers, such as natural rubber or a synthetic one Elastomer can be used. Uniformity is particularly advantageous here Spring action in all directions and the good internal damping of the material.
  • the elastomer ring can be formed in one piece, but is advantageously according to Claim 5 built up in multiple layers. These layers can pass through vertically planes facing the axis can be separated or in particular also as concentric Layers can be arranged one above the other in the radial direction. By the Multi-layer structure with different elastomer parameters of the layers the resetting and damping properties of the elastomer ring can be optimized.
  • a seat ring is provided, for example made of metal exists and allows a proper metal to metal attachment of the device.
  • the compensation ring preferably made of metal, the elastic ring and an optionally provided seat ring can be loosely inserted into one another and held together by additional devices. They are advantageous however, according to claim 7 firmly connected to one another, what the assemblability and functional reliability improved.
  • the elastomer ring according to claim 8 preferably consists entirely or partially, for example in one of several layers of an elastomer foam, the due to its special elasticity, a further optimization of the Resetting and damping behavior of the elastomer ring enables.
  • the elastic ring as an obliquely wound is advantageous Coil spring formed.
  • similar radial can be achieve elastic properties as with an elastomer ring, but with the Advantages, e.g. better temperature resistance and chemical resistance.
  • Good internal damping can also be achieved here through friction damping due to the multiple Attachment of the screw turns can be achieved.
  • Fig. 1 is a laboratory centrifuge of a conventional design with the outer omitted Protective housing shown.
  • a drive motor 3 is spring-mounted on a base plate 1 with springs 2 arranged, which drives the vertical shaft 4 of a rotor, which from the shaft 4 and a rotor container 5.
  • the rotor container 5 has a plurality of receptacles 6 which are to be centrifuged for receiving Serve sample tubes 7.
  • Fig. 1 is - to explain an unbalance - Shown that only in one of the two are opposite in the cutting plane Recordings 6 is a sample tube 7, while the opposite Recording 6 is empty. This creates a significant imbalance that must be compensated is.
  • An imbalance compensation device I is on shaft 4 for balancing provided that a compensation ring 8 and an elastic ring in the form an elastomer ring 9.
  • this device I is shown again in FIG. 2 on an enlarged scale.
  • the elastomer ring 9 which is made of any suitable natural or synthetic elastomer can exist, a radial displacement of the with a suitable mass, for example made of steel compensation ring 8 opposite the shaft 4. Also tilting movements of the shaft 4 opposite the level of the compensating ring 8 are compensated in the elastomer ring 9.
  • the elastomer ring 9 can have customary elastomer properties, in particular not only has a resilient effect but also has a substantial damping effect.
  • Fig. 1 shows that an unbalance compensation device with elastomer ring 9 and Compensation ring 8 for attachment to different positions of the rotor can be trained.
  • a compensation device II can be provided on the circumference of the rotor container 5 his.
  • a compensation device III can on the lower end face of the Rotor container 5 may be provided, with the special feature that here the elastomer ring is claimed for shear. Is particularly advantageous in the illustrated Formation of the rotor container 5 with a lower recess with a cylindrical Inner surface 10 a compensation device IV arranged on this, then the compensating ring 8 inside and the elastomer ring 9 outside to the inner surface 10 of the rotor container 5 is out.
  • a compensation device V can also, as shown in Figure 1, on the motor 3 projecting downwards End of the shaft 4 are arranged.
  • a compensation device VI can also be located within the rotor container 5 be arranged on a cylindrical inner surface 10 '.
  • the compensating ring 8 ' can also be designed as a solid disk his.
  • a construction is shown with the compensating ring 8 and elastomer ring 9 - except for other dimensions - corresponds to the construction of FIG. 2.
  • a z. B. made of steel existing seat ring 11 is provided, which is designed to fit snugly on the shaft 4 is.
  • FIG. 4 corresponds to that of FIG. 3, except for the fact that the elastomer ring consists of two concentric layers 9 ', 9 ", which different elastomer materials exist and, for example, different Have spring or damping properties. This can compensate of the elastomer ring 9 ', 9 "can be optimized.
  • Fig. 5 shows a variant of the construction shown in Fig. 3, in which the Compensation ring 8 is arranged enclosed on all sides in the elastomer ring 9. This allows both the balancing properties and the manufacturability and fatigue strength can be improved.
  • the parts 8, 9, 11 in particular be firmly connected to each other, for. B. by Gluing or vulcanization in order to protect against displacement and Easy to handle construction during assembly.
  • the elastomer ring 9 can be made of non-porous Elastomer material consist, but in particular also of an elastomer foam, its special spring and damping properties are advantageous here are usable.
  • the elastomer ring 9 is rectangular in the versions shown Cross-sectional shape shown. Its radial thickness and its axial direction the thickness of the shaft 4 extends the desired balancing parameters be adapted, especially with regard to the ratio of radial elasticity to tipping elasticity.
  • the cross-sectional geometry can advantageously also be designed differently, e.g. B. with spherical curvature of the end faces of the elastomer ring or with hollow surfaces, as the elastomer ring 9 'of the balancing device VI shows to its Adjust elasticity properties in the desired way.
  • the elastomer ring can also be used for example with circumferentially distributed cavities or openings, if the arrangement of the elastic properties to be kept as isotropic at all angles as possible not be affected too much.
  • Figures 6 and 7 show another in a different sectional view Embodiment of an unbalance compensation device, e.g. in position I according to Figure 1 can be arranged on the shaft 4, in a corresponding constructive Modification also for the other attachment positions II to IV according to Figure 1 is suitable.
  • the elastic ring is not as Elastomer ring formed, but as a ring-shaped coil spring 19. This is on the one hand in a circumferential outer groove 16 of the seat ring 11 and on the other hand, in a circumferential inner groove 17 of the compensating ring 8, so that the unbalance compensation device is a positively connected assembly unit forms.
  • the cross-sectional shapes of the grooves 16 and 17 are as in FIG. 6 shows the cross-sectional circumferential shape of the coil spring 19 adapted.
  • the individual turns would stand essentially radially in the view of FIG.
  • the schematically illustrated coil spring 19 which can be used for the present purposes are individual turns, however, as shown in Figure 7, at an oblique angle ⁇ tilted relative to the radial direction shown in dash-dotted lines.
  • the coil spring 19 can yield elastically in the radial direction, similarly as the elastomer ring used in the embodiments of Figures 1 to 5 9.
  • tilting movements of the shaft 4 in relation to the compensating ring 8 can compensate the coil spring 19 elastically.
  • the coil spring 19 can be made of suitable spring materials, e.g. Spring steel, consist. Unlike that in the embodiments of FIGS. 1 to 5 used elastomer ring 9, the spring ring 19 and thus the entire unbalance compensation device 11, 19, 8 e.g. high temperature resistant and resistant to Be solvent.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.
Eine derartige Vorrichtung bewirkt bei einer Unwucht des Rotors, die beispielsweise durch unsymmetrische Beladung erzeugt ist, einen Unwuchtausgleich dadurch, daß der massebehaftete Ausgleichsring sich während der Rotation des Rotors bei nachgebender Lagereinrichtung entgegengesetzt zur Unwuchtmasse verschiebt und dadurch die Unwucht ausgleicht.
Aus der JP-A-62095157 ist eine Zentrifuge bekannt, bei der der Rotor selbst über einen elastischen Gummiring gegenüber seiner Antriebswelle gelagert ist. Dies bedingt eine Sonderkonstruktion hinsichtlich der sicherheitsempfindlichen Lagerverbindung des Rotors an der Welle, die aufwendig, nicht nachrüstbar und sicherheitstechnisch bedenklich ist.
Aus der US-A-3796109 ist eine Zentrifuge bekannt, bei der in einem separaten Gehäuse konzentrisch zur Welle angeordnete Ringe lose gelagert sind, so daß sie zum Unwuchtausgleich kippen können. Auch diese Ausbildung bedingt eine Sonderkonstruktion mit erheblichem Aufwand.
Die DE-A-19749357 zeigt eine Unwuchtausgleichsvorrichtung für Zentrifugen mit in einer Ringbahn konzentrisch um die Welle frei laufenden Kugeln, die sich zum Unwuchtausgleich frei verschieben lassen. Diese Konstruktion wird bei Zentrifugen, insbesondere Laborzentrifugen, häufig angewandt, bedingt jedoch eine hochpräzise Fertigung und ergibt folglich sehr hohe Kosten.
Wie bereits erwähnt, müssen bei Zentrifugen Unwuchten des Rotors durch entsprechende gegenläufige Masseverschiebung an der Unwuchtausgleichsvorrichtung bekämpft werden, wie dies bei den zuvor beschriebenen bekannten Konstruktionen der Fall ist. Ein völlig anderes gattungsfremdes Gebiet ist das der Torsionsschwingungsbekämpfung. Torsionsschwingungsdämpfer sind beispielsweise an nahezu jedem Kraftfahrzeugmotor auf der Kurbelwelle vorgesehen, um das Drehruckeln insbesondere bei niedrigen Drehzahlen zu unterdrücken. Bei Drehschwingungsdämpfern kommt es grundsätzlich darauf an, einen Massering gegenüber der Welle drehgefedert zu halten, wobei zu Unwuchten führende radiale Verschiebungen möglichst vermieden werden sollen.
Die US-A-4615237 zeigt eine solche Konstruktion, wobei die Drehfederung über eine laminar aufgebaute Konstruktion erfolgt.
Die EP-A-653579 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer, bei dem der Massering mit dem Rotor entweder über einen Elastomerring oder über mit ihrer Schraubenachse konzentrisch zur Welle angeordnete, an den Enden abgestützte Schraubenfedern torsionsfedernd verbunden ist.
Die US-A-4395809 zeigt ebenfalls einen Drehschwingungsdämpfer, bei dem der die Schwingungsmasse bildende Ausgleichsring über einen Elastomerring auf einem inneren Sitzring drehgefedert gelagert ist, wobei der Sitzring zur Montage auf der torsionszudämpfenden Welle dient. Der Elastomerring ist zwischen dem äußeren und inneren Ring mit radialer Vorspannung eingepaßt um Torsionsschwingungen, aber möglichst keine radiale Bewegung zuzulassen.
Für den Unwuchtausgleich bei Zentrifugen sind solche Torsionsdämpfer ihrer Natur nach ungeeignet.
Eine gattungsgemäße Zentrifuge ist aus der DE 4239504 A1 bekannt. Bei dieser weist die Lagereinrichtung mehrere umfangsbeabstandet angeordnete, radial wirkende Federn auf. Diese Konstruktion hat jedoch erhebliche Nachteile.
Zunächst ist die radial wirkende Federkraft der Lagereinrichtung für verschiedene Umfangswinkel unterschiedlich, je nachdem wie weit der Umfangswinkel von benachbarten Federn entfernt liegt. Dadurch ergeben sich ungleichmäßige, den Unwuchtausgleich störende Verhältnisse. Ferner sind die einzeln ausgebildeten Federn nur schwer auf gleiche Federkraft abstimmbar, woraus sich ebenfalls Störungen des Unwuchtausgleichs ergeben. Weiterhin bilden die bei der bekannten Konstruktion vorgesehen ungedämpften Federn der Lagereinrichtung ein schwingfähiges System, das eine Quelle zusätzlicher unerwünschter Resonanzen ist. Weiterhin ist die bekannte Lagereinrichtung im wesentlichen nur in der Ebene der Lagereinrichtung und nicht gegen Kippauslenkungen wirksam. Schließlich ist die bekannte Konstruktion auch sehr aufwendig in der Herstellung.
Aus diesen Gründen ist die bekannte Vorrichtung nur für geringe Unwuchtanforderungen bei niedrigen Drehzahlen geeignet, wie für den in der zitierten Schrift dargestellten Fall einer Waschmaschine. Für hochdrehende Zentrifugen ist sie nur sehr schlecht geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Zentrifuge kostensparend für höhere Auswuchtanforderungen auszubilden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Zentrifuge sieht als Lagereinrichtung einen elastischen Ring vor. Im einfachsten Fall ist der Ausgleichsring, beispielsweise ein Stahlring geeigneter Masse, über einen elastischen Ring in Form einer Gummischicht auf der Fläche des Rotors befestigt. Ersichtlich ist eine solche Konstruktion äußerst kostengünstig. Von Vorteil ist die ringförmige, allseits symmetrisch ausbildbare Form des elastischen Ringes, die unter sämtlichen Umfangswinkeln gleiche (isotrope) elastische Eigenschaften ermöglicht. Ein solcher elastischer Ring läßt sich gut dämpfend ausbilden. Resonanzfrequenzen treten dann nicht auf, so daß im Schwingungssystem der Zentrifuge keine zusätzlichen Resonanzen gebildet werden. Der elastische Ring kann je nach Querschnittsgeometrie sehr gut Rückstellkräfte auch in Kipprichtung der Rotorachse gegenüber dem Ausgleichsring erzeugen und somit auch Kippbewegungen sehr gut ausgleichen. Es wird hiermit auf einfache Weise ein Unwuchtausgleich in mehreren Freiheitsgraden erzeugt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher bei geringen Kosten und wegen ihrer einfachen Konstruktion insbesondere auch nachrüstbar für Zentrifugen aller Art, insbesondere auch für sehr hoch drehende Zentrifugen wie insbesondere Laborzentrifugen, geeignet.
Die Vorrichtung kann an unterschiedlichen konzentrischen Flächen das Rotors anbringbar ausgebildet sein, beispielsweise an dem zur Aufnahme des Zentrifugiergutes vorgesehenen Rotorbehälter. Vorteilhaft ist sie jedoch gemäß Anspruch 2 zur Anbringung an der Antriebswelle vorgesehen, beispielsweise in der Nähe des Rotorbehälters, wodurch die Anbringung vereinfacht wird.
Die Vorrichtung kann an einer konzentrischen Außenfläche des Rotors, beispielsweise am Umfang des Rotorbehälters oder insbesondere vorteilhaft bei Anbringung auf der Welle auf deren Außenseite vorgesehen sein. Vorteilhaft ist sie jedoch gemäß Anspruch 3 an einer konzentrischen Innenfläche, insbesondere an einer Innenfläche des Rotorbehälters angeordnet, was insbesondere zu platzsparendem Aufbau führt.
Vorteilhaft ist der elastische Ring gemäß Anspruch 4 als Elastomerring ausgebildet. Es können geeignete Elastomere, wie Naturkautschuk oder ein synthetisches Elastomer verwendet werden. Von Vorteil ist hier insbesondere die gleichmäßige Federwirkung in allen Richtungen und die gute Eigendämpfung des Materials.
Der Elastomerring kann einstückig ausgebildet sein, ist vorteilhaft jedoch gemäß Anspruch 5 mehrschichtig aufgebaut. Diese Schichten können durch senkrecht zur Achse stehende Ebenen getrennt sein oder insbesondere auch als konzentrische Schichten in radialer Richtung übereinander angeordnet sein. Durch den Mehrschichtaufbau mit unterschiedlichen Elastomerparametern der Schichten lassen sich die Rückstell- und Dämpfungseigenschaften des Elastomerringes optimieren.
Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 6 auf der zur Befestigung am Rotor vorgesehenen Seite des Elastomerringes ein Sitzring vorgesehen, der beispielsweise aus Metall besteht und eine ordentliche Metall zu Metall Befestigung der Vorrichtung ermöglicht.
Der vorzugsweise aus Metall bestehende Ausgleichsring, der elastische Ring und ein gegebenenfalls vorgesehener Sitzring könne lose ineinandergesteckt und durch zusätzliche Vorrichtungen zusammengehalten werden. Vorteilhaft sind sie jedoch gemäß Anspruch 7 zu einer Baueinheit fest miteinander verbunden, was die Montierbarkeit und die Funktionssicherheit verbessert.
Vorzugsweise besteht der Elastomerring nach Anspruch 8 ganz oder teilweise, beispielsweise in einer von mehreren Schichten aus einem Elastomerschaum, der aufgrund seiner besonderen Elastizitätseigenschaft eine weitere Optimierung des Rückstell- und Dämpfungsverhaltens des Elastomerringes ermöglicht.
Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 9 der elastische Ring als schräg gewundene Schraubenfeder ausgebildet. Mit dieser Konstruktion lassen sich ähnliche radiale elastische Eigenschaften wie mit einem Elastomerring erzielen, jedoch mit den Vorteilen, z.B. besserer Temperaturbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Eine gute Eigendämpfung kann auch hier durch Reibdämpfung aufgrund der vielfachen Anlage der Schraubenwindungen erreicht werden.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt, es zeigen:
Fig. 1
Einen Schnitt durch eine Laborzentrifuge mit mehreren Unwuchtausgleichsvorrichtungen mit Elastomerring,
Fig. 2
im Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1 einer der dargestellten Unwuchtausgleichsvorrichtungen in Achsansicht,
Fig. 3
in Darstellung gemäß Fig. 2 eine Variante der Unwuchtausgleichsvorrichtung,
Fig. 4
in Darstellung gemäß Fig. 2 eine weiter Variante der Unwuchtausgleichsvorrichtung,
Fig. 5
im Schnitt der Fig. 1 eine weiter Variante der Unwuchtausgleichsvorrichtung,
Fig. 6, 7
in unterschiedlichen Schnittdarstellungen eine auf der Welle der Zentrifuge angeordnete Unwuchtausgleichsvorrichtung mit einer Schraubenfeder als elastischer Ring.
In Fig. 1 is eine Laborzentrifuge üblicher Bauart unter Weglassung des äußeren Schutzgehäuses dargestellt.
Auf einer Grundplatte 1 ist mit Federn 2 federnd gelagert ein Antriebsmotor 3 angeordnet, der die lotrecht stehende Welle 4 eines Rotors antreibt, welcher aus der Welle 4 und einem Rotorbehälter 5 besteht.
Der Rotorbehälter 5 weist mehrere Aufnahmen 6 auf, die zur Aufnahme zu zentrifugierender Probenröhrchen 7 dienen. In Fig. 1 ist - zur Erläuterung einer Unwucht - dargestellt, daß nur in einer der beiden in der Schnittebene gegenüberliegen Aufnahmen 6 ein Probenröhrchen 7 liegt, wogegen die gegenüberliegende Aufnahme 6 leer ist. Dadurch wird eine erhebliche Unwucht erzeugt, die auszugleichen ist.
Zum Unwuchtausgleich ist auf der Welle 4 eine Unwuchtausgleichsvorrichtung I vorgesehen, die aus einem Ausgleichsring 8 und einem elastische Ring in Form eines Elastomerringes 9 besteht. In Achsansicht gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 ist diese Vorrichtung I noch einmal in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Ersichtlich erlaubt der Elastomerring 9, der aus irgendeinem geeigneten natürlichen oder synthetischen Elastomer bestehen kann, eine radiale Verlagerung des mit geeigneter Masse behafteten, beispielsweise aus Stahl bestehenden Ausgleichsringes 8 gegenüber der Welle 4. Auch Kippbewegungen der Welle 4 gegenüber der Ebene des Ausgleichsringes 8 werden in dem Elastomerring 9 ausgeglichen. Der Elastomerring 9 kann übliche Elastomereigenschaften aufweisen, wirkt also insbesondere nicht nur federnd sondern auch wesentlich dämpfend.
Fig. 1 zeigt, daß eine Unwuchtausgleichsvorrichtung mit Elastomerring 9 und Ausgleichsring 8 zur Anbringung an unterschiedlichen Positionen des Rotors ausgebildet sein kann.
Eine Ausgleichsvorrichtung II kann auf dem Umfang des Rotorbehälters 5 vorgesehen sein. Eine Ausgleichsvorrichtung III kann an der unteren Stirnfläche des Rotorbehälters 5 vorgesehen sein, mit der Besonderheit, daß hier der Elastomerring auf Scherung beansprucht wird. Insbesondere vorteilhaft ist bei der dargestellten Ausbildung des Rotorbehälter 5 mit einer unteren Ausnehmung mit zylindrischer Innenfläche 10 eine Ausgleichsvorrichtung IV auf dieser angeordnet, wobei dann der Ausgleichsring 8 innen und der Elastomerring 9 außen zur Innenfläche 10 des Rotorbehälters 5 hin liegt. Eine Ausgleichsvorrichtung V kann auch, wie in Figur 1 dargestellt, an dem nach unten den Motor 3 überragenden Ende der Welle 4 angeordnet werden.
Eine Ausgleichsvorrichtung VI kann ferner auch innerhalb des Rotorbehälters 5 angeordnet sein an einer zylindrischen Innenfläche 10'. Im dargestellten Fall kann, wie Fig. 1 zeigt, der Ausgleichsring 8' auch als Vollscheibe ausgebildet sein.
Je nach Schwingungsverhalten der in Fig. 1 dargestellten Zentrifuge, kann der am besten geeignete der Anbringungsorte I-IV gewählt werden. Von Vorteil zum besseren Unwuchtausgleich kann auch die Anordnung mehrerer Ausgleichsvorrichtungen, beispielsweise in den Positionen I und IV, sein.
Zu der gemäß Fig. 1 in Position I angeordneten Ausgleichsvorrichtung sind im Folgenden erläuterte Varianten möglich, die auch für die in den anderen Positionen dargestellten Ausgleichsvorrichtungen entsprechend abgewandelt verwendbar sind.
In Fig. 3 ist eine Konstruktion dargestellt, die mit Ausgleichsring 8 und Elastomerring 9 - bis auf andere Dimensionierung - der Konstruktion der Fig. 2 entspricht. Innerhalb des Elastomerringes 9 ist jedoch zusätzlich ein z. B. aus Stahl bestehender Sitzring 11 vorgesehen, der zu gutem Paßsitz auf der Welle 4 ausgebildet ist.
Die Ausführungsform der Fig. 4 entspricht der der Fig. 3, bis auf die Tatsache, daß der Elastomerring aus zwei konzentrischen Schichten 9', 9" besteht, die aus unterschiedlichen Elastomermaterialien bestehen und beispielsweise unterschiedliche Feder- oder Dämpfungseigenschaften aufweisen. Dadurch kann das Ausgleichsverhalten des Elastomerringes 9', 9" optimiert werden.
Fig. 5 zeigt eine Variante der in Fig. 3 dargestellten Konstruktion, bei der der Ausgleichsring 8 allseitig umschlossen in dem Elastomerring 9 angeordnet ist. Hierdurch können sowohl die Ausgleichseigenschaften als auch die Herstellbarkeit und Dauerfestigkeit verbessert werden.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen der Ausgleichsvorrichtung können deren Teile 8, 9, 11 insbesondere miteinander fest verbunden sein, z. B. durch Verklebung oder Vulkanisierung, um eine gegen Verschiebungen gesicherte und bei der Montage leicht handhabbare Konstruktion zu schaffen.
In den dargestellten Ausführungsformen kann der Elastomerring 9 aus porenfreiem Elastomermaterial bestehen, insbesondere jedoch auch aus einem Elastomerschaum, dessen besondere Feder- und Dämpfungseigenschaften hier vorteilhaft nutzbar sind. Bei der Ausrührungsform 4 kann beispielsweise eine der Schichten 9', 9" aus Elastomerschaum bestehen, oder auch beide Schichten aus unterschiedlichem Schaum.
Der Elastomerring 9 ist in den dargestellten Ausführungen mit rechteckiger Querschnittsform dargestellt. Dabei kann seine radiale Dicke und seine in Achsrichtung der Welle 4 erstreckte Dicke den gewünschten Auswuchtparametern angepaßt sein, insbesondere auch hinsichtlich des Verhältnisses radialer Elastizität zu Kippelastizität.
Die Querschnittgeometrie kann vorteilhaft auch anderes ausgebildet sein, z. B. mit balliger Auswölbung der Stirnflächen des Elastomerringes bzw. mit Hohlflächen, wie dies der Elastomerring 9' der Auswuchteinrichtung VI zeigt, um seine Elastizitätseigenschaften in gewünschter Weise einzustellen. Zu demselben Zweck kann der Elastomerring auch beispielsweise mit umfangsverteilten Hohlräumen oder Durchbrechungen versehen sein, sofern durch deren Anordnung die unter allen Winkeln möglichst gleich (isotrop) zu haltenden elastischen Eigenschaften nicht zu sehr beeinträchtigt werden.
Die Figuren 6 und 7 zeigen in unterschiedlicher Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Unwuchtausgleichsvorrichtung, die z.B. in Position I gemäß Figur 1 auf der Welle 4 angeordnet sein kann, sich in -entsprechender konstruktiver Abwandlung aber auch für die anderen Anbringungspositionen II bis IV gemäß Figur 1 eignet.
Bei der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 ist der elastische Ring nicht als Elastomerring ausgebildet, sondern als ringförmig ausgebildete Schraubenfeder 19. Diese ist einerseits in einer umlaufenden Außennut 16 des Sitzringes 11 und andererseits in einer umlaufenden Innennut 17 des Ausgleichsringes 8 gelagert, so daß die Unwuchtausgleichsvorrichtung eine formschlüssig verbundene Montageeinheit bildet. Die Querschnittsformen der Nuten 16 und 17 sind, wie Figur 6 zeigt, der Querschnittsumfangsform der Schraubenfeder 19 angepaßt.
Bei einer normal gewickelten Schraubenfeder würden die einzelnen Windungen in Ansicht der Figur 4 im wesentlichen radial stehen. Bei der schematisch dargestellten, für die vorliegenden Zwecke verwendbaren Schraubenfeder 19 sind die einzelnen Windungen jedoch, wie in Figur 7 dargestellt, unter einem Schrägwinkel α gegenüber der strichpunktiert dargestellten Radialrichtung gekippt. Dadurch kann die Schraubenfeder 19 in radialer Richtung elastisch nachgeben, ähnlich wie der in den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 5 verwendete Elastomerring 9. Auch Kippbewegungen der Welle 4 gegenüber dem Ausgleichsring 8 kann die Schraubenfeder 19 elastisch ausgleichen.
Die Schraubenfeder 19 kann aus geeigneten Federmaterialien, wie z.B. Federstahl, bestehen. Anders als der in den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 5 verwendete Elastomerring 9, kann der Federring 19 und somit die gesamte Unwuchtausgleichsvorrichtung 11, 19, 8 z.B. hochtemperaturfest und beständig gegen Lösungsmittel ausgebildet sein.
Die in den in der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 als Federring verwendete Schraubenfeder 19, weist gegenüber dem in den anderen Ausführungsformen verwendeten Elastomeren den Nachteil mangelnder Eigendämpfung auf. Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist die Schraubenfeder 19 jedoch in den Nuten 16 und 17 mit allen ihren Windungen in Punkt- bzw. Linienanlagen gelagert. Bei radialen Ausgleichsbewegungen der Schraubenfeder 19 kommt es zu Gleitverschiebungen dieser Anlagestellen, was mit entsprechender Reibung verbunden ist. Dadurch wird auch bei dieser Ausbildung des elastischen Ringes eine ausreichende Dämpfungswirkung durch Reibungsdämpfung erreicht.

Claims (9)

  1. Zentrifuge mit einer Vorrichtung zum selbsttätigen Unwuchtausgleich des Rotors (4, 5), mit einem über eine elastische Lagereinrichtung (9, 19) an einer konzentrischen Fläche des Rotors in Ruhestellung konzentrisch lagerbaren, massebehafteten Ausgleichsring (8), welcher sich während der Rotation entgegengesetzt zur Unwuchtmasse verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung als wenigstens radial nachgiebiger elastischer Ring (9, 19) ausgebildet ist.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1 mit eine Antriebswelle (4) aufweisendem Rotor (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8, 9) zur Anbringung auf der Außenfläche der Welle (4) ausgebildet ist.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 1 mit eine Antriebswelle (4) aufweisendem Rotor (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8, 9) zur Anbringung auf einer konzentrischen Innenfläche (10) des Rotors (4, 5) ausgebildet ist.
  4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring als Elastomerring (9) ausgebildet ist
  5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring aus mehreren Schichten (9', 9") mit unterschiedlichen Elastomereigenschaften ausgebildet ist.
  6. Zentrifugenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zur Fläche des Rotors (4, 5) gelegenen Seite des elastischen Ringes (9,19) ein zur Anbringung auf der Fläche des Rotors ausgebildeter Sitzring (11) vorgesehen ist.
  7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (8, 9, 11; 8, 19, 11) der Vorrichtung fest miteinander verbunden sind.
  8. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (9; 9', 9") wenigstens teilweise aus einem Elastomerschaum besteht.
  9. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring als ringförmige Schraubenfeder (19) mit schräg zur Radialrichtung stehenden Windungen ausgebildet ist.
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