EP1574260A1 - Laborzentrifuge mit Ausschwingbehältern - Google Patents

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EP1574260A1
EP1574260A1 EP05005121A EP05005121A EP1574260A1 EP 1574260 A1 EP1574260 A1 EP 1574260A1 EP 05005121 A EP05005121 A EP 05005121A EP 05005121 A EP05005121 A EP 05005121A EP 1574260 A1 EP1574260 A1 EP 1574260A1
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EP
European Patent Office
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rotor
container
containers
arms
rotor according
Prior art date
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EP05005121A
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English (en)
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EP1574260B1 (de
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Werner Dr. Lurz
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Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34813664&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1574260(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Eppendorf SE filed Critical Eppendorf SE
Publication of EP1574260A1 publication Critical patent/EP1574260A1/de
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Publication of EP1574260B1 publication Critical patent/EP1574260B1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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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

Definitions

  • the invention relates to the rotor of a laboratory centrifuge with the features of Preamble of claim 1.
  • the generic construction offers the advantage of the swingable container, where the direction of force remains constant at all speeds. Because the Can be hung out of containers, they can be removed from the rotor and convenient Be loaded and unloaded outside the centrifuge. Like the aforementioned prospectus pages show, the containers are available in different designs, To be able to take sample containers of different kinds, this is enough of large bottles over sample tubes all the way through into a box-shaped open Containers of microtiter plates (page 107, center right).
  • centrifuging shortening forces run generic Centrifuges with very high speeds.
  • the rotor with the containers is exposed to very high air flow rates.
  • the containers are mainly in Direction of their attachability between the fork arms, towards good Loading capacity and with a flat footprint for safe installation Loading and unloading trained.
  • the containers are therefore hardly under aerodynamic Optimize aspects.
  • the Windkessel is a streamlined smoothly shaped inner housing, the revolving surrounding the rotor. Inside the air chamber, the air is running with the engine, so that there is no turbulence at this. Disadvantageous on Windkessel is but the enclosure of the rotor and the container, so that a Temperature control of the samples is difficult to desired temperatures. The costs of such constructions are also very high.
  • the US 2003/0199382 A1 also shows a centrifuge with a wind tank, the However, it is very flat and the oscillating stored containers only in rempliwungenem Condition absorbs.
  • DE 38 03 255 C1 also shows a Windkesselkonstrutation, in which, however, the containers are not removable removed are loaded through a cutout in the lid of the air chamber can.
  • US 2002/0173415 A1 shows a generic rotor whose rotor arms have a well-aerodynamically shaped outer surface lying on circular circumference, between which, however, the swung out containers with their radial far outward areas and thus cause strong air disturbances.
  • DE 101 55 955 C2 shows a generic rotor in which the aerodynamic Problem is solved in a completely different way, namely by means of the Containers arranged turbulence generators, which generated the wake turbulence to influence.
  • the object of the present invention is to provide a generic To create a rotor, without windbox at high speeds with less Engine power produces little heat and noise.
  • each rotor arm and / or each container has an aerodynamic design Cover provided at least on the radially outer Range of tanks to improve the aerodynamics.
  • Energetic effects of Air flow such as heat and noise generation, grow at the 4th power the radial distance from the rotor axis. In the swung out state, so at high speeds, the containers tower over the rotor arms and form the radial outermost areas where the highest air speeds available. Because of the increasing with the 4th power of the radius disturbing Effects is most important here an aerodynamic fairing.
  • the aerodynamic panels reduce the air turbulence in these places very strong. The air resistance is greatly reduced, so that a significant lower engine power sufficient to drive.
  • the resulting from air turbulence Heat is also greatly reduced, as is noise production.
  • a wind boiler is not required, so that the samples in the containers through Heating and cooling devices in the housing of the centrifuge in the desired manner can be tempered.
  • the containers themselves can be in theirs from others For reasons required, aerodynamically unfavorable shape remain, so that their utility value is not restricted.
  • the panels can be considered relative simple and inexpensive attachments may be provided, e.g. also known generic rotors can be retrofitted.
  • the panels on the rotor arms e.g. attached to the fork arms in the immediate vicinity of the container. You can here securely fastened to the high aerodynamic forces and impacting To be able to absorb centrifugal forces.
  • the panels may be fixedly secured to the rotor arms, wherein they be aligned so that they are standing in swing position container cover.
  • they can also be swung out according to claim 3 be stored to surveillanceschwingen with the containers. This is also at low Speeds already achieved a good aerodynamic disguise of the containers.
  • the cladding directly to be attached to the containers it is also advantageous, the cladding directly to be attached to the containers. However, the panels must then be removable be to allow the lifting out of the container between the fork arms.
  • the panels may be formed, for example, as a lightweight solid body, for example made of high-strength foam material, but are advantageously formed according to claim 5 as a shell body. They can be made very stiff and light in order to reduce the centrifugal forces that increase with the mass of the panels.
  • An aerodynamic fairing according to claim 1 in the direction of travel in front of the containers gives the greatest effect.
  • an additional rear panel of the container according to claim 6, so a full panel, the air turbulence can further advantageously reduce.
  • FIG. 1 shows a plan view of the rotor 1 of a laboratory centrifuge. He points in the embodiment, four rotor arms 2 and is mounted on a shaft 3, The vertical standing of an engine, not shown in the with an arrow driven direction of rotation is driven.
  • the overall construction is from a housing, not shown, essentially serving backup reasons closed, which has an upper lid, through which the rotor, so as shown in Figure 1, accessible from above.
  • FIG. 1 shows a plan view of the rotor 1 of a laboratory centrifuge. He points in the embodiment, four rotor arms 2 and is mounted on a shaft 3, The vertical standing of an engine, not shown in the with an arrow driven direction of rotation is driven.
  • the overall construction is from a housing, not shown, essentially serving backup reasons closed, which has an upper lid, through which the rotor, so as shown in Figure 1, accessible from above.
  • FIG. 1 shows a plan view of the rotor 1 of a laboratory centrifuge. He points in the embodiment, four rotor arms 2
  • the rotor arms 2 go radially outward in forks with fork arms 4, which having inwardly projecting trunnions 5, at which between the fork arms 4 containers 6 are mounted.
  • the containers 6 illustrated in the exemplary embodiment have a substantially square cross-section and each have their in Direction of travel from the lying end face and the rear end face. 8 Longitudinal grooves 9, which open to the flat bottom surface 10 of the container 6 and rounded at its upper end below the upper end of the container 6 rounded are. At standstill of the rotor 1, the container 6 hang with the upper closed end of the grooves 9 on the pivot pin 5 and can go up be lifted out between the fork arms 4, wherein the pivot pin 5 itself move to the lower end through the grooves 9. Conversely, the containers be hooked again and then hang pendulum with focus below the pivot 5 at this.
  • Figure 1 shows the swung-out state of the container 6 at higher speeds.
  • the container 6 are horizontal.
  • the full swing-out state is already achieved at relatively low speeds.
  • the containers 6 are extremely unfavorable aerodynamically shaped. They are at the indicated in Figure 1 with an arrow direction of rotation clockwise the air flow with the flow to the vertical standing front end face 7 and thus have a very high Drag coefficient.
  • the sharp corners and the groove 9 provide strong Air turbulence.
  • the illustrated square cross section very favorable for the formation of many holes 11, in the schematic embodiment are provided for receiving test containers.
  • the containers 6 may also have a large interior space be designed to accommodate a single large bottle or as largely open construction, which essentially only wall areas in the area the bottom surface 10 and the end faces 7 and 8 and for receiving a Stack of microtiter plates is provided.
  • a panel 12 is shown, which, as in Figure 2 with shown in solid lines, as a curved shell with an outer half cylinder shape is trained. It is e.g. with fastening means 13 on a fork arm 4 sure attached and covers, as Figure 4 shows, which directed the air flow front end face 7 of the container 6 from. As Figure 2 shows, this is a achieved aerodynamically extremely favorable cover of the container in the direction of travel, which causes a very strong reduction in air turbulence at this Container yields.
  • the described panel 12 can be seen on all four rotor arms 2 in the illustrated Be provided manner.
  • a lining is provided 16 provided in the radially inner end portion substantially the shape of the panel 12 corresponds, as shown in Figure 2 is.
  • the panel 16 In the outer end region in the vicinity of the bottom 10 of the container 6 is the panel 16 also formed rounded, as on the panel 12th shown at 14. However, it is, as Figure 1 shows, to the lower corners of the container 4 formed to extend over the bottom 10 and thus gives a even better aerodynamic fairing.
  • the panel 16 is located at its radially inner ends 17 further outward than that radially inner end of the panel 12. It is essentially only there, where maximum aerodynamic effect is needed, namely at the radial outer area of the container 6.
  • the panel 16 In contrast to the fork arm 4 attached to the panel 12 is the panel 16 with supports 18 directly attached to the container 6 on the front end face 7.
  • the attachment to the supports 18 is designed removable.
  • the supports 18 can e.g. be plugged into holes on the end face 7 of the container 6.
  • the Removability of the panel 16 is required because the panel 16 at Standstill of the rotor 1, ie with hanging container 6, below the fork arms 4 hangs and thus hinder the extraction of the container upwards.
  • the panel 16 is still another mounting option indicated. Instead of attachment to the container 6, the panel could be 16 be pivotally mounted with an arm 19 about the pivot pin 5. She would then pivot with the container 6, without hindering this when removing. A corresponding pivotal attachment to the fork arm 4 could also be provided for the panel 12.
  • FIG. 1 also shows a third embodiment of a lining in the form of a Sector cover 20 is provided, which, as Figure 3 shows, also as a shell is formed, which closed up, down, and radially outside is trained.
  • the sector cover 20 is on the leading fork arm. 4 a rotor arm 2 and the trailing fork arm 4 of the next rotor arm 2 fixed with fasteners 21 and aerodynamically disguises the sector between a container 6 and the next container 6.
  • FIG. 2 shows, is a panel 12 in the direction of travel before the flow opposite front Stimfikiee 7 of the container 6 is arranged.
  • an e.g. identical trained panel also before the rear end face 8 be arranged to each container 6 its own aerodynamic To give full fairing.
  • Figures 4 and 5 show a variant in which in the illustrated Swinging standing container 6 with its radially outer Regions, beyond the ends of the fork arms 4, of a shape a tub 25 formed panels is surrounded.
  • the tub 25 is with Arms 26 mounted on an aligned in alignment with the pin 5 axis 27, can but also, similar to the panel 16, directly on the pin. 5 be stored.
  • the tub 25 is disposed with the container 6 swing out.
  • the trough 25 may with arms 28, e.g. hook-shaped overlap the upper edge of the container 6, must be attached directly to this, but must then before removing the container from the centrifuge are released from this.
  • the panels 12, 16, 20 and 25 shown are in the figures as shell body shown. They have to absorb very high forces without deformation can. They are therefore very stable materials, e.g. Metals or extremely strong, e.g. fiber-reinforced plastics, advantageous for their production. Possibly the shells can be reinforced by stiffening ribs, advantageous on their inside. Even foams with rigid foam can be used for stiffening be provided.
  • FIG. 6 shows a further embodiment similar to that in FIGS. 4 and 5 is. It has already been mentioned in Figure 4, that the trough 25 with dashed lines shown arms 28 may be attached to the upper edge of the container 6. A Similar solution is shown in FIG.
  • the trough 25 can essentially correspond to that according to FIGS. 4 and 5. She is on one side, namely on the visible in Figure 6 side of the container. 6 with a tab 30 connected to a lid 31 from the top of the opening the container 6 plugged and there, for. via the dashed line, is secured in the container inserted inner part 32.
  • the tab 30 must be very be formed tensile strength, but at the same time flexible elastic to the removal of the Cover 31 to allow.
  • the container 6 may preferably with its lower dashed lines Contours in a corresponding receptacle formed in the solid material Tray 25 be received positively.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen ohne Windkessel in Luft laufenden Rotor (1) einer Laborzentrifuge, mit in Gabelarmen (4) endenden Rotorarmen (2), zwischen denen Behälter (6) auf Achsen (5) ausschwingbar eingehängt sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Rotorarm (2, 4) und/oder an jedem Behälter (6) eine aerodynamisch geformte Verkleidung (12, 16, 20, 25) in Fahrtrichtung vor wenigstens den radial außenliegenden Bereichen der der Anströmung zugewandten Bereiche (7) der in Ausschwingstellung stehenden Behälter (6) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft den Rotor einer Laborzentrifuge mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Gattungsgemäße Rotoren sind aus dem Katalog der Anmelderin
   Products and Applications for the Laboratory 2003
   Seiten 101 - 107
bekannt. Diese Konstruktionsweise ist heute Standard bei allen Zentrifugenherstellern.
Die gattungsgemäße Konstruktion bietet den Vorteil der ausschwingbaren Behälter, bei denen bei allen Drehzahlen die Kraftrichtung konstant bleibt. Da die Behälter aushängbar sind, können sie aus dem Rotor entnommen und bequem außerhalb der Zentrifuge be- und entladen werden. Wie die vorgenannten Prospektseiten zeigen, sind die Behälter in unterschiedlichen Bauformen möglich, um Probebehältnisse unterschiedlicher Art aufnehmen zu können, Dies reicht von großen Flaschen über Proberöhrchen bis hin zu in einem kastenförmigen offenen Behälter aufgenommenen Stapeln von Mikrotiterplatten (Seite 107 Mitte rechts).
Zur Erzeugung sehr hoher, die Zentrifugierzeit verkürzender Kräfte laufen gattungsgemäße Zentrifugen mit sehr hohen Drehzahlen. Der Rotor mit den Behältern ist dabei sehr hohen Luftanströmungsgeschwindigkeiten ausgesetzt.
Wie die oben genannten Prospektseiten zeigen, sind die Behälter hauptsächlich in Richtung auf ihre Einhängbarkeit zwischen die Gabelarme, in Richtung auf gute Beladbarkeit sowie mit einer ebenen Standfläche zur sicheren Aufstellung beim Be- und Entladen ausgebildet. Die Behälter lassen sich daher kaum unter aerodynamischen Gesichtspunkten optimieren.
Bei den hohen Luftanströmungsgeschwindigkeiten ergibt dies starke Verwirbelungen am Rotor und den Behältern. Daraus resultiert bei den erheblichen Drehzahlen des Rotors ein hoher Luftwiderstand, der zu einer starken Lufterwärmung führt. Der hohe Luftwiderstand muß mit einem kräftigen, ebenfalls viel Wärme erzeugenden Motor ausgeglichen werden. Daraus ergibt sich eine hohe Lufterwärmung in dem aus Sicherheitsgründen vorgesehenen, die gesamte Zentrifuge umgebenden Gehäuse. Diese Erwärmung würde die zu zentrifugierenden Proben beeinträchtigen und muß mit einer Kühleinrichtung ausgeglichen werden. Durch diese Maßnahmen erhöhen sich auch wesentlich die Kosten einer Laborzentrifuge. Ferner entsteht durch die Luftverwirbelung sehr starker Lärm, der durch das umgebende Gehäuse nur unzulänglich gedämpft werden kann.
Zur Lösung dieser Probleme sind Windkessel bekannt, wie sie die DE 4027993 A1 zeigt. Der Windkessel ist ein strömungsgünstig glatt geformtes inneres Gehäuse, das mitlaufend den Rotor umgibt. Innerhalb des Windkessels läuft die Luft mit dem Motor, so daß an diesem keine Verwirbelungen entstehen. Nachteilig am Windkessel ist aber die Umschließung des Rotors und der Behälter, so daß eine Temperierung der Proben auf gewünschte Temperaturen stark erschwert wird. Die Kosten derartiger Konstruktionen sind ebenfalls sehr hoch.
Auch die US 2003/0199382 A1 zeigt eine Zentrifuge mit einem Windkessel, der allerdings sehr flach ist und die schwingbar gelagerten Behälter nur in ausgeschwungenem Zustand aufnimmt. Die DE 38 03 255 C1 zeigt ebenfalls eine Windkesselkonstruktion, bei der allerdings die Behälter nicht herausnehmbar gelagert sind und durch einen Ausschnitt im Deckel des Windkessels beladen werden können.
Die US 2002/0173415 A1 zeigt einen gattungsgemäßen Rotor, dessen Rotorarme eine auf Kreisumfang liegende gut aerodynamisch geformte Außenfläche aufweisen, zwischen denen allerdings die ausgeschwungenen Behälter mit ihren radial außen liegenden Bereichen weit hervorragen und somit starke Luftstörungen hervorrufen.
Die DE 24 47 136 A1 zeigt eine Ultrazentrifuge, also eine äußerst hoch drehende Zentrifuge, deren Rotor grundsätzlich im Vakuum läuft, wodurch sich aerodynamische Betrachtungen erübrigen.
Die DE 101 55 955 C2 zeigt einen gattungsgemäßen Rotor, bei dem das aerodynamische Problem auf völlig andere Weise gelöst wird, nämlich mittels an den Behältern angeordneten Turbulenzerzeugern, die die erzeugte Wirbelschleppe beeinflussen sollen.
Schließlich zeigt die DE 25 26 534 A1 aerodynamische Verkleidungsteile an Lastkraftfahrzeugen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Rotor zu schaffen, der ohne Windkessel bei hohen Drehzahlen mit geringerer Motorleistung wenig Wärme und Lärm erzeugt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind an jedem Rotorarm und/oder an jedem Behälter eine aerodynamische Verkleidung vorgesehen, die wenigstens am radial außenliegenden Bereich der Behälter die Aerodynamik verbessern. Energetische Effekte der Luftanströmung, wie Wärme- und Lärmerzeugung, wachsen mit der 4. Potenz des radialen Abstandes von der Rotorachse. Im ausgeschwungenen Zustand, also bei hohen Drehzahlen, überragen die Behälter die Rotorarme und bilden die radial am weitesten außenliegenden Bereiche, an denen die höchsten Luftgeschwindigkeiten vorliegen. Wegen der mit der 4. Potenz des Radius ansteigenden störenden Effekte ist hier eine aerodynamische Verkleidung am wichtigsten. Die aerodynamischen Verkleidungen verringern an diesen Stellen die Luftverwirbelungen sehr stark. Der Luftwiderstand wird stark gesenkt, so daß eine wesentlich geringere Motorleistung zum Antrieb ausreicht. Die durch Luftverwirbelung entstehende Wärme wird ebenfalls stark verringert, ebenso wie die Lärmerzeugung. Ein Windkessel ist nicht erforderlich, so daß die Proben in den Behältern durch Heiz- und Kühleinrichtungen im Gehäuse der Zentrifuge in gewünschter Weise temperiert werden können. Die Behälter selbst können dabei in ihrer aus anderen Gründen erforderlichen, aerodynamisch ungünstigen Formgebung bleiben, so daß ihr Gebrauchswert nicht eingeschränkt wird. Die Verkleidungen können als relativ einfache und kostengünstige Anbauteile vorgesehen sein, die z.B. auch an bekannten gattungsgemäßen Rotoren nachgerüstet werden können.
Vorteilhaft sind gemäß Anspruch 2 die Verkleidungen an den Rotorarmen, z.B. an den Gabelarmen in unmittelbarer Nähe der Behälter befestigt. Sie können hier sicher befestigt werden, um die hohen einwirkenden aerodynamischen Kräfte und Zentrifugalkräfte aufnehmen zu können.
Die Verkleidungen können an die Rotorarme feststehend befestigt sein, wobei sie derart auszurichten sind, daß sie die in Ausschwingstellung stehenden Behälter abdecken. Vorteilhaft können sie jedoch auch gemäß Anspruch 3 ausschwingbar gelagert sein, um mit den Behältern auszuschwingen. Dadurch ist auch bei niedrigen Drehzahlen bereits eine gute aerodynamische Verkleidung der Behälter erreicht. Vor allem ergibt sich durch die ausschwenkbaren Verkleidungen, die bei stehender Zentrifuge mit den Behältern hängen, ein freierer Zugriff von oben zu den Behältern, so daß diese bequem und ohne Störungen durch die Verkleidungen entnehmbar sind.
Gemäß Anspruch 4 ist es vorteilhaft auch möglich, die Verkleidung unmittelbar an den Behältern anzubringen. Die Verkleidungen müssen dann jedoch abnehmbar sein, um das Herausheben der Behälter zwischen den Gabelarmen zu ermöglichen.
Die Verkleidungen können z.B. als leichte Vollkörper z.B. aus hochfestem Schaummaterial ausgebildet sein, sind vorteilhaft jedoch gemäß Anspruch 5 als Schalenkörper ausgebildet. Sie können dadurch sehr steif und leicht ausgebildet sein, um die mit der Masse der Verkleidungen steigenden Zentrifugalkräfte zu verringern.
Eine aerodynamische Verkleidung gemäß Anspruch 1 in Fahrtrichtung vor den Behältern ergibt den größten Effekt. Jedoch kann eine zusätzlich rückwärtige Verkleidung der Behälter gemäß Anspruch 6, also eine Vollverkleidung, die Luftturbulenzen weiter vorteilhaft verringern.
Als vorteilhafte Alternative zu einzelnen Verkleidungen vor und hinter den Behältern sind die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Hierbei sind die Umfangsbereiche zwischen den Behältern mit kreissektorförmig ausgebildeten Verkleidungen geschlossen, so daß sich bis auf geringe Spalte am Umfang des Rotors eine ringförmig glatt geschlossene Konstruktion mit optimaler Aerodynamik ergibt.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen. Hierdurch ergibt sich in den kritischen radial äußeren Bereichen der Behälter eine Vollverkleidung mit optimaler aerodynamischer Verbesserung.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen. Hierdurch ergibt sich eine einfach am Behälter befestigbare Konstruktion, die zugleich den ohnehin zum Verschließen des Behälters benötigten Deckel ausbildet.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Figur 1
eine Draufsicht auf einen Rotor mit Behältern unter Darstellung dreier unterschiedlicher Ausführungsformen von Verkleidungen,
Figur 2
einen Schnitt nach Linie 2 - 2 in Figur 1,
Figur 3
einen Schnitt nach Linie 3 - 3 in Figur 1,
Figur 4
einen Ausschnitt aus Figur 1 mit einem auf alternative Weise verkleideten Behälter,
Figur 5
einen Schnitt nach Linie 5 - 5 in Figur 4 und
Figur 6
in Ansicht gemäß Figur 4 eine Variante zu dieser Ausführungsform mit Deckel.
In Figur 1 ist der Rotor 1 einer Laborzentrifuge in Draufsicht dargestellt. Er weist im Ausführungsbeispiel vier Rotorarme 2 auf und ist auf einer Welle 3 gelagert, die lotrecht stehend von einem nicht dargestellten Motor in der mit einem Pfeil dargestellten Drehrichtung angetrieben wird. Die Gesamtkonstruktion ist von einem nicht dargestellten, im wesentlichen Sicherungsgründen dienenden Gehäuse verschlossen, welches einen oberen Deckel aufweist, durch den der Rotor, so wie in Figur 1 dargestellt, von oben zugänglich ist. Zu Einzelheiten dieser bekannten Konstruktionsweise wird auf die eingangs genannten Prospektseiten verwiesen.
Die Rotorarme 2 gehen radial außen in Gabeln mit Gabelarmen 4 über, welche nach innen ragende Drehzapfen 5 aufweisen, an denen zwischen den Gabelarmen 4 Behälter 6 eingehängt sind.
Wie Figur 2 zeigt, haben die im Ausführungsbeispiel dargestellten Behälter 6 einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und weisen jeweils an ihrer in Fahrtrichtung nach vom liegenden Stirnfläche sowie der hinteren Stirnfläche 8 Längsnuten 9 auf, die zur ebenen Bodenfläche 10 des Behälters 6 hin offen und an ihrem oberen Ende unterhalb des oberen Endes des Behälters 6 verrundet geschlossen sind. Bei Stillstand des Rotors 1 hängen die Behälter 6 mit dem oberen geschlossenen Ende der Nuten 9 auf den Drehzapfen 5 und können nach oben zwischen den Gabelarmen 4 herausgehoben werden, wobei die Drehzapfen 5 sich bis zum unteren Ende durch die Nuten 9 bewegen. Umgekehrt können die Behälter wieder eingehängt werden und hängen dann pendelnd mit Schwerpunkt unterhalb der Drehzapfen 5 an diesen.
Figur 1 zeigt den ausgeschwungenen Zustand der Behälter 6 bei höheren Drehzahlen. Dabei liegen die Behälter 6 waagerecht. Der volle Ausschwingzustand wird schon bei relativ geringen Drehzahlen erreicht.
Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, sind die Behälter 6 aerodynamisch äußerst ungünstig geformt. Sie stehen bei der in Figur 1 mit einem Pfeil angedeuteten Drehrichtung im Uhrzeigersinn der Luftanströmung mit der zur Anströmung senkrecht stehenden vorderen Stirnfläche 7 entgegen und haben somit einen sehr hohen Luftwiderstandsbeiwert. Die scharfen Ecken und auch die Nut 9 sorgen für starke Luftverwirbelungen. Andererseits ist der dargestellte quadratische Querschnitt sehr günstig zur Ausbildung vieler Bohrungen 11, die im schematischen Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von Probebehältnissen vorgesehen sind.
In anderer Ausführungsform können die Behälter 6 auch mit einem großen Innenraum zur Aufnahme einer einzigen großen Flasche ausgebildet sein oder als weitgehend offene Konstruktion, die im wesentlichen nur Wandbereiche im Bereich der Bodenfläche 10 und der Stirnflächen 7 und 8 aufweist und zur Aufnahme eines Stapels von Mikrotiterplatten vorgesehen ist.
Zur aerodynamischen Verbesserung des dargestellten Rotors 1 sind erfindungsgemäß Verkleidungen vorgesehen, die im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
In Figuren 1 und 2 ist eine Verkleidung 12 dargestellt, die, wie in Figur 2 mit ausgezogenen Linien gezeigt, als gebogene Schale mit äußerer Halbzylinderform ausgebildet ist. Sie ist z.B. mit Befestigungsmittel 13 an einem Gabelarm 4 sicher befestigt und deckt, wie Figur 4 zeigt, die der Luftanströmung entgegengerichtete vordere Stirnfläche 7 des Behälters 6 ab. Wie Figur 2 zeigt, wird dadurch eine aerodynamisch äußerst günstige Abdeckung des Behälters in Fahrtrichtung erreicht, wodurch sich eine sehr starke Verringerung der Luftverwirbelung an diesem Behälter ergibt.
Wie in den Figuren 1 und 2 gestrichelt dargestellt, kann der radial außenliegende Bereich der Verkleidung 12 bei 14 verrundet ausgebildet sein und kuppelförmig geschlossen bis zum Rand 15 (Figur 2) laufen. Dadurch wird im radial äußeren Bereich der Verkleidung 12 die aerodynamische Anpassung an den Behälter 6 weiter verbessert.
Es ist dabei zu beachten, daß die Luftanströmungseffekte bei gegebener Rotordrehzahl mit der 4. Potenz des Radius, also des Abstandes von der Achse der Welle 3 ansteigen. Aerodynamische Maßnahmen sind also in den radial außenliegenden Bereichen der Behälter 6, in der Nähe von deren Bodenflächen 10 am wichtigsten.
Die beschriebene Verkleidung 12 kann an allen vier Rotorarmen 2 in der dargestellten Weise vorgesehen sein.
In einer alternativen, ebenfalls in Figur 1 dargestellten Variante ist eine Verkleidung 16 vorgesehen, die in ihrem radial innenliegenden Endbereich im wesentlichen der Formgebung der Verkleidung 12 entspricht, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Im äußeren Endbereich in der Nähe des Bodens 10 des Behälters 6 ist die Verkleidung 16 ebenfalls verrundet ausgebildet, wie an der Verkleidung 12 bei 14 dargestellt. Sie ist jedoch, wie Figur 1 zeigt, um die unteren Ecken des Behälters 4 bis über den Boden 10 verlaufend ausgebildet und ergibt somit eine noch bessere aerodynamische Verkleidung.
Die Verkleidung 16 liegt an ihren radial inneren Enden 17 weiter außen als das radial innere Ende der Verkleidung 12. Sie ist im wesentlichen nur dort angebracht, wo maximale aerodynamische Wirkung benötigt wird, nämlich am radial äußeren Bereich des Behälters 6.
Im Gegensatz zur am Gabelarm 4 befestigten Verkleidung 12 ist die Verkleidung 16 mit Stützen 18 unmittelbar am Behälter 6 auf der vorderen Stirnfläche 7 befestigt. Die Befestigung mit den Stützen 18 ist abnehmbar gestaltet. Die Stützen 18 können z.B. in Löcher auf der Stirnfläche 7 des Behälters 6 gesteckt sein. Die Abnehmbarkeit der Verkleidung 16 ist erforderlich, da die Verkleidung 16 bei Stillstand des Rotors 1, also bei hängendem Behälter 6, unterhalb der Gabelarme 4 hängt und somit das Herausziehen des Behälters nach oben behindern würde.
In Figur 1 ist bei der Verkleidung 16 noch eine weitere Befestigungsmöglichkeit angedeutet. Anstelle der Befestigung am Behälter 6 könnte die Verkleidung 16 mit einem Arm 19 schwenkbar um den Drehzapfen 5 befestigt sein. Sie würde dann mit dem Behälter 6 schwenken, ohne diesen beim Herausnehmen zu behindern. Eine entsprechende schwenkbare Befestigung am Gabelarm 4 könnte auch für die Verkleidung 12 vorgesehen sein.
In Figur 1 ist ferner eine dritte Ausführungsform einer Verkleidung in Form einer Sektorverkleidung 20 vorgesehen, die, wie Figur 3 zeigt, ebenfalls als Schale ausgebildet ist, welche nach oben, nach unten, sowie radial außen geschlossen ausgebildet ist. Die Sektorverkleidung 20 ist an dem vorlaufenden Gabelarm 4 eines Rotorarmes 2 und dem nachlaufenden Gabelarm 4 des nächsten Rotorarmes 2 mit Befestigungsmitteln 21 befestigt und verkleidet aerodynamisch den Sektor zwischen einem Behälter 6 und dem nächstfolgenden Behälter 6. Mit vier an einem Rotor vorgesehenen Sektorverkleidungen 20 und den zwischen den Sektorverkleidungen angeordneten Behältern 6 ergibt sich, bis auf Spalte, eine aerodynamisch perfekte Vollverkleidung.
Wie Figur 2 zeigt, ist eine Verkleidung 12 in Fahrtrichtung vor der der Anströmung entgegengesetzten vorderen Stimfiäche 7 des Behälters 6 angeordnet. Symmetrisch dazu kann eine z.B. identisch ausgebildete Verkleidung auch vor der hinteren Stirnfläche 8 angeordnet sein, um jedem Behälter 6 eine eigene aerodynamische Vollverkleidung zu geben.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Ausführungsvariante, bei der der in der dargestellten Ausschwingstellung stehende Behälter 6 mit seinen radial außenliegenden Bereichen, und zwar jenseits der Enden der Gabelarme 4, von einer in Form einer Wanne 25 ausgebildeten Verkleidungen umgeben ist. Die Wanne 25 ist mit Armen 26 auf einer in Flucht der Zapfen 5 stehenden Achse 27 gelagert, kann jedoch auch, ähnlich wie bei der Verkleidung 16, unmittelbar auf den Zapfen 5 gelagert sein. Damit ist die Wanne 25 mit dem Behälter 6 ausschwingbar angeordnet.
In einer Alternative, die in Figur 4 gestrichelt angedeutet ist, kann die Wanne 25 mit Armen 28, die z.B. hakenförmig den oberen Rand des Behälters 6 übergreifen, unmittelbar an diesem befestigt sein, muß dann jedoch vor Herausnehmen des Behälters aus der Zentrifuge von diesem gelöst werden.
Die Wanne 25 kann, wie sich aus den Figuren 4 und 5 ergibt, aerodynamisch äußerst vorteilhaft gestaltet sein und die kritischen radial außenliegenden Bereiche des Behälters 6 mit hoher aerodynamischer Effektivität verkleiden.
Die dargestellten Verkleidungen 12, 16, 20 und 25 sind in den Figuren als Schalenkörper dargestellt. Sie müssen sehr hohe Kräfte ohne Verformung aufnehmen können. Es sind daher sehr stabile Materialien, wie z.B. Metalle oder äußerst feste, z.B. faserverstärkte Kunststoffe, zu ihrer Herstellung vorteilhaft. Gegebenenfalls können die Schalen durch Versteifungsrippen verstärkt werden, vorteilhaft auf ihrer Innenseite. Auch Ausschäumungen mit Hartschaum können zur Versteifung vorgesehen sein.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der in den Figuren 4 und 5 ähnlich ist. Es wurde zu Figur 4 bereits erwähnt, daß die Wanne 25 mit gestrichelt dargestellten Armen 28 am oberen Rand des Behälters 6 befestigt sein kann. Eine ähnliche Lösung ist in Figur 6 dargestellt.
Die Wanne 25 kann im wesentlichen der gemäß Figuren 4 und 5 entsprechen. Sie ist auf einer Seite, nämlich auf der in Figur 6 zu sehenden Seite des Behälters 6 mit einer Lasche 30 mit einem Deckel 31 verbunden, der von oben auf der Öffnung des Behälters 6 aufgesteckt und dort z.B. über den gestrichelt dargestellten, in den Behälter eingesteckten Innenteil 32 gesichert ist. Die Lasche 30 muß sehr zugfest ausgebildet sein, gleichzeitig aber biegeelastisch, um das Abnehmen des Deckels 31 zu ermöglichen.
Der Behälter 6 kann vorzugsweise mit seinen gestrichelt dargestellten unteren Konturen in einer entsprechenden Aufnahme in der aus Vollmaterial ausgebildeten Wanne 25 formschlüssig aufgenommen sein.
Vor dem Herausheben des Behälters 6 aus den Gabelarmen 4 muß zunächst der Deckel 31 unter Verbiegung der Lasche 30 vom Behälter abgehoben und zur Seite geklappt werden. Dann kann die Wanne 25 vom Behälter 6 nach unten abgezogen werden. Das Wiederansetzen an einen Behälter vor dem Zentrifugiervorgang geschieht in umgekehrter Reihenfolge.
Hierdurch ergibt sich eine sichere Halterung der Wanne 25 am Behälter 6 unter gleichzeitiger Ausbildung eines Deckels 31, der ohnehin am Behälter 6 erforderlich ist, um in gut abgedichteter Ausbildung die zu zentrifugierenden Proben im Behälter 6 vor Luftverwirbelungen zu schützen, die zu einer Verschleppung der Proben zu anderen Proben und zu einer Verschmutzung der Zentrifuge führen könnten.

Claims (9)

  1. Ohne Windkessel in Luft laufender Rotor (1) einer Laborzentrifuge, mit in Gabelarmen (4) endenden Rotorarmen (2), zwischen denen Behälter (6) auf Achsen (5) ausschwingbar eingehängt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Rotorarm (2, 4) und/oder an jedem Behälter (6) eine aerodynamisch geformte Verkleidung (12, 16, 20, 25) in Fahrtrichtung vor wenigstens den radial außenliegenden Bereichen der der Anströmung zugewandten Bereiche (7) der in Ausschwingstellung stehenden Behälter (6) angeordnet ist.
  2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungen (12, 16, 20, 25) an den Rotorarmen (2, 4) befestigt sind.
  3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungen (19, 26) ausschwingbar ausgebildet sind.
  4. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungen (16) abnehmbar an den in Ausschwingstellung außerhalb der Gabelarme (4) liegenden Bereichen der Behälter (6) befestigt sind.
  5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungen (12, 16, 20, 25) als Schalenkörper ausgebildet sind.
  6. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Verkleidungen vor den der Anströmung abgewandten Bereichen (8) der Behälter (6) angeordnet sind.
  7. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verkleidungen (20) kreissektorförmig zwischen aufeinander folgenden Behältern (6) angeordnet sind.
  8. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungen als die in Ausschwingstellung radial außenliegenden Bereiche der Behälter (6) umgreifende Wannen (25) ausgebildet sind, die am Behälter (6) abnehmbar befestigt (28) oder am Rotorarm (4) ausschwenkbar gelagert (26) sind.
  9. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungen (25) jeweils an einem abnehmbar den Behälter (6) verschließenden Deckel (31) über eine Zugverbindung (30) gesichert sind.
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