EP1196247B1 - Laboratory centrifuge, comprising refrigeration unit - Google Patents
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- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/10—Control of the drive; Speed regulating
Definitions
- the invention relates to a laboratory centrifuge with electric centrifuge motor.
- the centrifuge motor as an induction motor with frequency-controlled Supply via a frequency converter form. This can be the for the centrifuge operation required accuracy of the setting of the rotor speed to reach.
- Laboratory centrifuges are also powered by an electric motor cooling unit known.
- the cooling motors in a simple design with constant speed continuously provided, wherein the control of the cooling power via switching on and off of the engine takes place.
- air conditioners it is known from DE 3523818 C3, the motor frequency controlled to operate.
- Controlled temperature laboratory centrifuges are disclosed in EP-A-0 833 138 and GB-A-2 150 717.
- the object of the present invention is to provide a laboratory centrifuge with Speed-controlled centrifuge motor and cooling unit structurally easier and cheaper to train.
- the features of claim 5 are provided. In this way is ensured that the cooling engine below a minimum speed only runs at short notice. This is advantageous when using conventional refrigeration units with a compressor, the lubrication reasons only above a minimum Speed may be operated.
- the invention is for example and schematically with the strong schematisienten block diagram of a centrifuge shown.
- the centrifuge has a rotor 2, which is not shown in the usual way has internal recordings for the usual Zentrifugiergefäße.
- a centrifugal motor 5 which as Three-phase induction motor is formed.
- the centrifugal motor 5 is connected via three lines 6 from a centrifuge inverter 7 of a frequency converter 20 supplies.
- the frequency converter 20 is the centrifugal inverter 7 with input lines to the positive line and the minus line of a DC voltage source 10 is connected.
- the DC voltage source 10 points between the positive line and the negative line a conventional charging capacitor 11 and is powered by a mains rectifier 12 fed, which is connected via lines to mains AC voltage is.
- a cooling unit 17 is provided, which in the highly schematic representation with a cooler designed as a tube cooler 18 18 the rotor. 2 cools, and with a likewise formed as a snake cooler heat exchanger 19 dissipates the heat outside the housing, not shown.
- the cooling circuit is supplied by a compressor, not shown, which has a Shaft 21 is driven by an electric cooling motor 22.
- the cooling motor 22 is also designed as an induction motor and is about three lines 23 supplied by a cooling inverter 24. This is in the frequency converter 20 via input lines to the plus line and the minus line the DC voltage source 10, that is parallel to the centrifuge inverter 7 connected. It is controlled by a frequency control 28 in similar manner as the centrifugal inverter 7 driven.
- the cooling capacity of the cooling unit can be 17 and the speed of the rotor 2 completely separated by appropriate specifications to adjust.
- the purpose of a control device 30, which via corresponding data lines is connected to the frequency controls 15 and 28 to these the specify the speeds to be set.
- the control device 30 can in particular at full load of the centrifuge motor. 5 during startup of the rotor 2, the power to the cooling motor 22 through Reduce the drive frequency reduction or switch it off completely. Thus, an overload of the DC voltage source 10 is avoided and this can, e.g. with regard to the charging capacitor 11 and the mains rectifier 2, as well as in terms of size and manufacturing costs can be reduced.
- the control device 30 may be designed so that when switching on the centrifuge First, the cooling unit 17 is turned off and the rotor 2 rotates high into the range of its predetermined setpoint speed. Then the power consumption drops of the centrifuge motor 5 and it can now be the power to the cooling motor 22 are raised, the not shown, to the control device 30 connected temperature sensors - after reaching the desired Temperature - which can reduce power again.
- Control device 30 is designed such that it is used to brake the centrifuge the frequency of the centrifuge inverter 7 shuts down. This one delivers now a braking current back into the DC voltage source 10. In heavy braking can the DC voltage source 10 are overloaded with voltage increase.
- the Control device 30 ensures that when braking the centrifuge motor 5 of the Cooling inverter 24 is driven with a defined frequency, so that the Cooling motor 22 draws current from the DC voltage source 10. The cooling motor 22 then acts as a braking resistor, so that additional braking resistors saved can be.
- the control device 30 is additionally designed so that it is the cooling inverter 24 only above a minimum frequency, corresponding to a minimum speed the cooling motor 22, operates.
- a provided in the cooling unit 17, unillustrated refrigerant compressor is in this way only above a minimum speed operated, so that occurring at lower speeds lubrication problems be avoided.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Laborzentrifuge mit elektrischem Zentrifugenmotor.The invention relates to a laboratory centrifuge with electric centrifuge motor.
Bei gattungsgemäßen Laborzentrifugen ist es üblich, wie in DE 4136514 C2 beschrieben, den Zentrifugenmotor als Induktionsmotor mit frequenzgesteuerter Versorgung über einen Frequenzumrichter auszubilden. Damit läßt sich die für den Zentrifugenbetrieb erforderliche Genauigkeit der Einstellung der Rotordrehzahl erreichen.In generic laboratory centrifuges it is common, as described in DE 4136514 C2, the centrifuge motor as an induction motor with frequency-controlled Supply via a frequency converter form. This can be the for the centrifuge operation required accuracy of the setting of the rotor speed to reach.
Laborzentrifugen sind auch mit von einem Elektromotor angetriebenem Kühlaggregat bekannt. Bei diesem sind jedoch nach dem Stand der Technik die Kühlmotoren in einfacher Bauweise mit konstanter Drehzahl laufend vorgesehen, wobei die Steuerung der Kühlleistung über Ein- und Ausschalten des Motors erfolgt. Für Klimaanlagen ist es aus der DE 3523818 C3 bekannt, den Motor frequenzgesteuert zu betreiben. Laborzentrifugen mit gesteuerter Temperatur sind aus EP-A-0 833 138 und GB-A-2 150 717 bekannt. Laboratory centrifuges are also powered by an electric motor cooling unit known. In this, however, the prior art, the cooling motors in a simple design with constant speed continuously provided, wherein the control of the cooling power via switching on and off of the engine takes place. For air conditioners, it is known from DE 3523818 C3, the motor frequency controlled to operate. Controlled temperature laboratory centrifuges are disclosed in EP-A-0 833 138 and GB-A-2 150 717.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laborzentrifuge mit drehzahlgesteuertem Zentrifugenmotor und Kühlaggregat konstruktiv einfacher und kostengünstiger auszubilden.The object of the present invention is to provide a laboratory centrifuge with Speed-controlled centrifuge motor and cooling unit structurally easier and cheaper to train.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß wird nicht nur der Zentrifugenmotor, sondern auch der Kühlmotor mit einer Frequenzsteuerung drehzahlgesteuert. Dadurch ergibt sich zunächst die Möglichkeit zu besserer Kühlsteuerung, aber vor allem zu einer starken baulichen Vereinfachung der Konstruktion. Der ohnehin vorhandene Frequenzumrichter muß nur um einen weiteren Wechselrichter ergänzt werden. Zusätzliche Schalt- und Steuereinrichtungen für den Kühlmotor werden nicht benötigt. Es ergibt sich für die Motorensteuerung eine bedeutende bauliche Vereinfachung, die sich in den Kosten niederschlägt. Bei Laborzentrifugen ist dies von entscheidender Bedeutung, da diese im wesentlichen nur als möglichst kleine und kostengünstige Tischgeräte erfolgreich zu vermarkten sind.According to the invention not only the centrifuge motor, but also the cooling motor with a frequency control speed controlled. This initially results the possibility for better cooling control, but above all to a strong one structural simplification of the construction. The already existing frequency converter need only be supplemented by another inverter. additional Switching and control devices for the cooling engine are not required. The result for the engine control a significant structural simplification, which is reflected in the costs. For laboratory centrifuges this is from of crucial importance, as these essentially only as small as possible and cost-effective tabletop devices are successful to market.
Die den Frequenzumrichter steuernde Steuerungseinrichtung kann beide Wechselrichter
mit der gleichen Frequenz ansteuern. Dies hätte aber den Nachteil, daß
Rotordrehzahl und Kühlleistung gemeinsam hoch und runter gefahren werden.
Vorteilhaft sind daher die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hiermit ist es
möglich, die Rotordrehzahl und die Kühlleistung getrennt bedarfsweise zu steuern.The frequency converter controlling the control device can both inverters
with the same frequency. But this would have the disadvantage that
Rotor speed and cooling capacity are driven together up and down.
Advantageously, therefore, the features of
Bei Zentrifugen ist es erforderlich, nach Beendigung des Zentrifugiervorganges, den Rotor möglichst schnell bis zum Stillstand abzubremsen, um die zentrifugierten Proben wieder in kurzer Zeit entnehmen zu können. Wird die Steuerfrequenz für den Zentrifugenwechselrichter runtergefahren, so speist dieser einen hohen Bremsstrom in die Gleichspannungsquelle, so daß deren Spannung unzulässig hohe Werte annehmen kann. Nach dem Stand der Technik wird die zurückgeführte Bremsleistung in bedarfsweise zuschaltbaren Bremswiderständen vernichtet, die die Konstruktionskosten erhöhen. Vorteilhaft sind daher die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Auf diese Weise wird beim Bremsen des Zentrifugenrotors die rückgeführte Bremsleistung - zumindest teilweise - in dem Strom aus der Gleichspannungsquelle ziehenden Kühlmotor vernichtet, der als Bremswiderstand arbeitet. Zusätzliche Bremswiderstände können stark verkleinert werden, oder können gänzlich entfallen, wodurch die Kosten der Zentrifuge weiter verringert werden.In centrifuges it is necessary, after completion of the centrifuging process, Brake the rotor as fast as possible to a standstill, around the centrifuged Samples can be removed again in a short time. Will the control frequency for the centrifuge inverter down, so feeds this one high braking current in the DC voltage source, so that the voltage is inadmissible can assume high values. According to the prior art, the recycled Braking power in optionally switchable braking resistors destroyed, which increase the construction costs. The advantages are therefore the Features of claim 3 provided. That way, when braking of the centrifuge rotor the recirculated braking power - at least partially - in destroyed the current from the DC voltage source cooling motor, the works as a braking resistor. Additional braking resistors can be greatly reduced be, or can be eliminated altogether, reducing the cost of the centrifuge be further reduced.
Werden die Antriebsleistungen des Zentrifugenmotors und des Kühlmotors völlig
getrennt gesteuert, so kann es zu gleichzeitiger Vollast in beiden Motoren kommen,
für die die Gleichspannungsquelle und der Netzgleichrichter ausgelegt werden
müssen. Vorteilhaft sind daher die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen.
Mit einer solchen Steuerungskopplung der beiden Motoren wird dafür gesorgt,
daß beim Beschleunigen des Rotors, wenn der Zentrifugenmotor viel Leistung
benötigt, der Kühlmotor mir verringerter Leistung betrieben wird. Die aus der
Gleichspannungsquelle zu liefernde Maximalleistung wird dadurch reduziert, so
daß Bauteile verkleinert werden können und somit wiederum die Kosten der
Zentrifuge verringert werden können.Are the drive powers of the centrifuge motor and the cooling motor completely
controlled separately, it can come to simultaneous full load in both engines,
for which the DC voltage source and the mains rectifier are designed
have to. Advantageously, therefore, the features of
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Auf diese Weise
wird dafür gesorgt, daß der Kühlmotor unterhalb einer Minimaldrehzahl nur
kurzfristig läuft. Dies ist von Vorteil bei Verwendung üblicher Kühlaggregate mit
einem Kompressor, der aus Schmierungsgründen nur oberhalb einer minimalen
Drehzahl betrieben werden darf.Advantageously, the features of
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch mit dem stark schematisienten Blockschaltbild einer Zentrifuge dargestellt. In the drawing, the invention is for example and schematically with the strong schematisienten block diagram of a centrifuge shown.
Die Zentrifuge weist einen Rotor 2 auf, der in üblicher Weise nicht dargestellte
innen liegende Aufnahmen für die üblichen Zentrifugiergefäße aufweist. Der
Rotor 2 wird über eine Welle 4 von einem Zentrifugenmotor 5 betrieben, der als
dreiphasiger Induktionsmotor ausgebildet ist.The centrifuge has a
Der Zentrifugemnotor 5 wird über drei Leitungen 6 von einem Zentrifugenwechselrichter
7 eines Frequenzumrichters 20 versorgt. In dem Frequenzumrichter 20
ist der Zentrifugenwechselrichter 7 mit Eingangsleitungen an die Plusleitung und
die Minusleitung einer Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen.The
Die Gleichspannungsquelle 10 weist zwischen der Plusleitung und der Minusleitung
einen üblichen Ladekondensator 11 auf und wird von einem Netzgleichrichter
12 gespeist, der über Leitungen an Netzwechselspannung angeschlossen
ist.The
Der Zentrifugenwechselrichter 7 ist über Steuerleitungen an eine Frequenzsteuerung
15 angeschlossen. Diese gibt dem Zentrifugenwechselrichter 7 die Frequenz
und die Spannung von mit der der Zentrifugenmotor 5 anzusteuern ist.The
Es ist ein Kühlaggregat 17 vorgesehen, das in der stark schematisierten Darstellung
mit einem als Rohrschlangenkühler ausgebildeten Kühler 18 den Rotor 2
kühlt, und mit einem ebenfalls als Schlangenkühler ausgebildeten Wärmetauscher
19 außerhalb des nicht dargestellten Gehäuses die Wärme abführt. Der Kühlkreislauf
wird von einem nicht dargestellten Kompressor versorgt, der über eine
Welle 21 von einem elektrischen Kühlmotor 22 getrieben wird. It is a
Der Kühlmotor 22 ist ebenfalls als Induktionsmotor ausgebildet und wird über
drei Leitungen 23 von einem Kühlwechselrichter 24 versorgt. Dieser ist im Frequenzumrichter
20 über Eingangsleitungen an die Plusleitung und die Minusleitung
der Gleichspannungsquelle 10, also parallel zum Zentrifugenwechselrichter
7 angeschlossen. Er wird über Steuerleitungen von einer Frequenzsteuerung 28 in
ähnlicher Weise wie der Zentrifugenwechselrichter 7 angesteuert.The
Bei der dargestellten Zentrifuge lassen sich die Kühlleistung des Kühlaggregates
17 und die Drehzahl des Rotors 2 über entsprechende Vorgaben völlig getrennt
einstellen. Dazu dient eine Steuereinrichtung 30, die über entsprechende Datenleitungen
an die Frequenzsteuerungen 15 und 28 angeschlossen ist, um diesen die
einzustellenden Drehzahlen vorzugeben.In the illustrated centrifuge, the cooling capacity of the cooling unit can be
17 and the speed of the
Die Steuereinrichtung 30 kann insbesondere bei Vollast des Zentrifugenmotors 5
während des Hochfahrens des Rotors 2, die Leistung zum Kühlmotor 22 durch
Verringerung der Ansteuerfrequenz reduzieren, oder diesen ganz abschalten.
Damit wird eine Überlastung der Gleichspannungsquelle 10 vermieden und diese
kann, z.B. hinsichtlich des Ladekondensators 11 und des Netzgleichrichters 2,
sowie hinsichtlich der Baugröße und der Herstellungskosten reduziert werden.The
Die Steuereinrichtung 30 kann so ausgebildet sein, daß bei Einschalten der Zentrifuge
zunächst das Kühlaggregat 17 abgeschaltet ist und der Rotor 2 hochdreht
bis in den Bereich.seiner vorgegebenen Solldrehzahl. Dann sinkt die Leistungsaufnahme
des Zentrifugenmotors 5 und es kann nun die Leistung zum Kühlmotor
22 hochgefahren werden, der über nicht dargestellte, an die Steuerungseinrichtung
30 angeschlossene Temperatursensoren - nach Erreichen der gewünschten
Temperatur - die Leistung wieder reduzieren kann. The
Nach abgeschlossenem Zentrifugiemorgang ist ein rasches Abbremsen des Rotors
2 erwünscht, um schnell den stehenden Rotor 2 entladen zu können. Dazu ist die
Steuerungseinrichtung 30 derart ausgebildet, daß sie zum Bremsen der Zentrifuge
die Frequenz des Zentrifugenwechselrichters 7 herunterfährt. Dieser liefert nun
einen Bremsstrom zurück in die Gleichspannungsquelle 10. Bei starker Bremsung
kann die Gleichspannungsquelle 10 unter Spannungsanstieg überlastet werden.After completion of Zentrifugiemorgang is a rapid deceleration of the
Um die Verwendung sonst üblicher Bremswiderstände zu vermeiden, sorgt die
Steuerungseinrichtung 30 dafür, daß beim Bremsen des Zentrifugenmotors 5 der
Kühlwechselrichter 24 mit definierter Frequenz angesteuert wird, so daß der
Kühlmotor 22 Strom aus der Gleichspannungsquelle 10 zieht. Der Kühlmotor 22
wirkt dann als Bremswiderstand, so daß zusätzliche Bremswiderstände eingespart
werden können.To avoid the use of conventional braking resistors, the
Die Steuerungseinrichtung 30 ist zusätzlich auch so ausgelegt, daß sie den Kühlwechselrichter
24 nur oberhalb einer Mindestfrequenz, entsprechend einer Mindestdrehzahl
des Kühlmotors 22, betreibt. Ein im Kühlaggregat 17 vorgesehener,
nicht dargestellter Kühlkompressor wird auf diese Weise nur oberhalb einer Mindestdrehzahl
betrieben, so daß bei niedrigeren Drehzahlen auftretende Schmierungsprobleme
vermieden werden.The
Claims (5)
- Laboratory centrifuge including a rotor (2), driven by an electric centrifuge motor (5), and a cooling unit (17) driven by an electric cooling motor (22), the centrifuge motor (5) being constructed in the form of a frequency controlled induction motor and being supplied by a frequency converter (20), which is controlled by a control device (30) and has a centrifuge inverter (7), which supplies the centrifuge motor (5) and is connected to a direct current source (10) supplied from a mains rectifier (12), characterised in that the cooling motor (22) is constructed in the form of a frequency controlled induction motor and that the frequency converter (20) has a further cooling inverter (24), which is connected in parallel with the centrifuge inverter (7) to the direct current source (10) and supplies the cooling motor (22).
- Laboratory centrifuge as claimed in claim 1, characterised in that the control device controls the two inverters (7,24) independently.
- Laboratory centrifuge as claimed in claim 2, characterised in that the control device (30) controls the cooling inverter (24) with a defined frequency under heavy deceleration of the frequency of the centrifuge inverter (7).
- Laboratory centrifuge as claimed in claim 2, characterised in that the control device (30) reduces the frequency of the cooling inverter (24) under acceleration of the centrifuge motor (5).
- Laboratory centrifuge as claimed in claim 2, characterised in that the control device (30) switches off the cooling inverter (24) below a minimum frequency.
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