EP2827997B1 - Rotor for a laboratory centrifuge - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf den Rotor einer Laborzentrifuge entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to the rotor of a laboratory centrifuge according to the preamble of
Laborzentrifugen bestehen aus einem durch einen Deckel verschließbaren Gehäuse, in dem ein Rotor, der mit einem Elektroantrieb in Verbindung steht, schwingfähig aufgehängt ist. Der Rotor ist im Umfangsbereich mit einer Reihe von Aufnahmen versehen, in die Gefäße einsetzbar sind, die zur Aufnahme eines durch Zentrifugation zu behandelnden Stoffgemisches bestimmt sind. Der Rotor ist ferner mit einer Rotornabe ausgerüstet, über die er innerhalb des Gehäuses auf eine Antriebswelle aufsteckbar ist. Die Zentrifugation ist in Abhängigkeit von den chemisch-physikalischen Eigenschaften des Stoffgemisches häufig unter bestimmten thermischen Bedingungen durchzuführen, so dass ein entsprechend konditionierter Zustand des Rotors bzw. des Innenraums des Gehäuses erforderlich ist. Es ist bekannt, diese Zentrifugen, nämlich deren Gehäuse mit entsprechenden Beheizungs- und / oder Kühlsystemen, insbesondere unter Einbeziehung eines Kältemittelkreislaufs auszurüsten. Die Erzielung gleichförmiger Temperaturen des Rotors, des Innenraums der Zentrifuge sowie des zu behandelnden Stoffgemisches macht jedoch besondere Maßnahmen auch konstruktiver Art erforderlich, die vergleichsweise aufwändig ausfallen.Laboratory centrifuges consist of a housing which can be closed by a lid, in which a rotor, which is connected to an electric drive, is suspended in a swingable manner. The rotor is provided in the peripheral region with a series of receptacles in which vessels can be used, which are intended to receive a mixture to be treated by centrifugation. The rotor is further equipped with a rotor hub, via which it can be plugged onto a drive shaft within the housing. Depending on the chemical-physical properties of the substance mixture, the centrifugation is frequently carried out under certain thermal conditions, so that a correspondingly conditioned state of the rotor or the interior of the housing is required. It is known to equip these centrifuges, namely their housing with appropriate heating and / or cooling systems, in particular involving a refrigerant circuit. The achievement of uniform temperatures of the rotor, the interior of the centrifuge and the mixture to be treated, however, makes special measures of a constructive nature required, which are relatively complex.
Aus dem Dokument
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für eine Laborzentrifuge zu konzipieren, mit dem in einfacher Weise eine Vergleichmäßigung der thermischen Verhältnisse des Innenraums des Gehäuses, des Rotors und damit auch des zu behandelnden Stoffgemisches erreichbar sind. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Rotor durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.It is against this background the object of the invention to design a rotor for a laboratory centrifuge, with which a homogenization of the thermal conditions of the interior of the housing, the rotor and thus also the mixture to be treated can be achieved in a simple manner. This object is achieved in such a rotor by the features of the characterizing part of
Erfindungswesentlich ist hiernach, dass die Rotornabe des Rotors eine besondere Ausgestaltung erfahren hat, und zwar derart, dass diese gleichzeitig ein Förderorgan bildet, welches zur Darstellung eines bezüglich des Rotors axial sowie zentral gerichteten Medienstromes bestimmt ist, z. B. eines Kühlmediums, insbesondere Kühlluft. Die Rotornabe ist zu diesem Zweck außenseitig mit einer, vorzugsweise mehreren wendelartigen Einformungen versehen, die zur Ausübung einer Förderwirkung nach Art eines Axialgebläses, einer Förderschnecke oder dergleichen eingerichtet sind. Mehrere wendelartige Einformungen können hierbei nach Art eines zwei- oder mehrgängigen Gewindes angeordnet sein. Ein den Rotor axial durchdringender Medienstrom steht in unmittelbarem thermischen Austausch mit dem Rotor und somit auch den zu behandelnden Stoffgemischen. Durch diese Maßnahme wird kein zusätzliches Einbauvolumen benötigt und es ist diese geeignet, eine Vergleichmäßigung der Temperierung des Rotors und gleichermaßen des Gehäuses zu erreichen, in dem der Rotor aufgenommen ist.It is essential to the invention hereinafter that the rotor hub of the rotor has undergone a special design, in such a way that it simultaneously forms a conveying member forms, which is intended to represent a relative to the rotor axially and centrally directed media flow, z. B. a cooling medium, in particular cooling air. For this purpose, the rotor hub is provided on the outside with one, preferably a plurality of helical indentations, which are designed to exert a conveying effect in the manner of an axial fan, a screw conveyor or the like. Several helical indentations can be arranged in the manner of a two- or multi-start thread. An axially penetrating fluid stream is in direct thermal exchange with the rotor and thus also the mixtures to be treated. By this measure, no additional installation volume is needed and it is suitable to achieve a homogenization of the temperature of the rotor and the same housing, in which the rotor is accommodated.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 erstrecken sich die genannten Einformungen zwischen den beiden stirnseitigen Enden der Rotornabe, welche aus einem Ringflansch und einem an diesem angeformten Ansatzteil besteht. Eine Medienführung erfolgt somit über die Randbereiche der Rotornabe, deren Kernbereich zum Aufstecken auf eine Antriebswelle eingerichtet ist. Die bestimmungsgemäße Nutzung der Rotornabe wird somit nicht behindert.According to the features of claim 2, said recesses extend between the two front ends of the rotor hub, which consists of an annular flange and an integrally formed on this neck part. A media guide thus takes place over the edge regions of the rotor hub, whose core region is set up for attachment to a drive shaft. The intended use of the rotor hub is thus not hindered.
Die Ausgestaltung des Förderorgans im Sinne des Anspruchs 3 ist in vielen Fällen von Vorteil, da auf diesem Wege beispielsweise eine Kühlluftströmung von der Oberseite des Rotors durch diesen hindurch zu dessen Unterseite hin darstellbar ist. Die weitere Führung der Kühlluft bzw. eines sonstigen Mediums in dem Gehäuse in einer Kreislaufführung oder auch in Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre kann in beliebiger Weise erfolgen.The design of the conveying member in the sense of claim 3 is advantageous in many cases, since in this way, for example, a cooling air flow from the top of the rotor through this through to the underside is represented. The further guidance of the cooling air or another medium in the housing in a circulation or in conjunction with the ambient atmosphere can be done in any way.
Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 6 sind auf eine Ausgestaltung des Rotors gerichtet, der aus einem Rotorkörper, einem Deckel, einer Deckelschraube, einer speziell ausgebildeten Mutter sowie der Rotornabe besteht. Man erkennt, dass der Deckel durch Lösen der Deckelschraube demontierbar ist, ohne den Zusammenhalt des Rotors im Übrigen zu beeinträchtigen.The features of claims 4 to 6 are directed to an embodiment of the rotor, which consists of a rotor body, a lid, a cover screw, a specially trained nut and the rotor hub. It can be seen that the cover can be removed by loosening the cover screw, without affecting the cohesion of the rotor by the way.
Die Mutter ist mit zwei Innengewinden ausgerüstet, deren eines zur Verschraubung mit der Deckelschraube und deren anderes zur Verschraubung mit der Rotornabe bzw. deren Ansatzteil eingerichtet ist. Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 ist die Stirnseite des Ansatzteils innerhalb der Mutter mit Abstand von der Stirnseite des mit der Deckelschraube in Verbindung stehenden Teils gehalten. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Medienfluss durch die radial außenseitigen Einformungen der Rotornabe durch deren Verschraubung mit der Mutter nicht behindert wird.The nut is equipped with two internal threads, one of which is designed for screwing with the cover screw and the other for screwing to the rotor hub or its attachment part. According to the features of
In jedem Fall ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 ein durchgängiger axial gerichteter zentraler Strömungsweg durch den Rotor eingerichtet, der die radial außenseitigen Einformungen der Rotornabe und die Deckelschraube einbezieht. Die Deckelschraube besteht aus einer tellerartigen, zur Betätigung bestimmten Scheibe und einem an dieser angeordneten hohlzylinderartigen Teil, welches in eine zentrale Öffnung der Scheibe eingesetzt ist, hierbei einen axialen Durchgang durch die Deckelschraube darstellend.In any case, a continuous axially directed central flow path through the rotor is arranged according to the features of claim 8, which incorporates the radially outer side recesses of the rotor hub and the cover screw. The cover screw consists of a plate-like disk intended for actuation and a hollow cylinder-like part arranged thereon, which is inserted into a central opening of the disk, thereby representing an axial passage through the cover screw.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 ist ein zwischen dem Deckel und dem Rotorkörper bestehender Ringraum abgedichtet ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist möglich, weil sich das erfindungsgemäße Förderorgan in der Nähe der Achse des Rotors befindet.According to the features of claim 9, an existing between the lid and the rotor body annular space is formed sealed. This embodiment is possible because the conveying member according to the invention is located in the vicinity of the axis of the rotor.
Die Merkmale des Anspruchs 10 sind auf axial spielfreie Montage der Rotornabe gerichtet.The features of
Man erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass mit dem erfindungsgemäßen Rotor ein Mittel zur Verfügung gestellt wird, welches sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und mit welchem ein Beitrag zu einer verbesserten und insbesondere gleichmäßigen Führung eines Mediums, insbesondere zur gleichmäßigen thermischen Konditionierung des Rotors einer Laborzentrifuge einschließlich des zu behandelnden Stoffgemisches geleistet ist.It can be seen on the basis of the above statements that a means is provided with the rotor according to the invention, which is characterized by a simple structure and with which a contribution to an improved and especially uniform guidance of a medium, in particular for the uniform thermal conditioning of the rotor of a laboratory centrifuge including the substance mixture to be treated.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung des Rotors einer Laborzentrifuge in einer axialen Schnittebene; -
Fig. 2 eine perspektivische Teildarstellung des Rotors einer Laborzentrifuge in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen; -
Fig. 3 perspektivische isolierte vergrößerte Darstellung der Rotornabe des Rotors gemäß denFig. 1 oder2 .
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Fig. 1 a partial perspective view of the rotor of a laboratory centrifuge in an axial sectional plane; -
Fig. 2 a partial perspective view of the rotor of a laboratory centrifuge in two mutually perpendicular sectional planes; -
Fig. 3 perspective isolated enlarged view of the rotor hub of the rotor according to theFig. 1 or2 ,
Mit 1 ist in den
Mit 5 ist ein Deckel bezeichnet, der den Rotorkörper 3 abdeckt und über eine sich koaxial zu der Achse 2 erstreckende Deckelschraube 6 mit einer Mutter 7 verschraubt ist, die sich unterhalb des Deckels 5 befindet. An der Deckelschraube 6 ist ein hohlzylindrisches, sich durch eine Ausnehmung 8 des Deckels 5 hindurch erstreckendes, ein Außengewinde tragendes Teil 9 angesetzt, welches mit einem Innengewinde 19 der Mutter 7 im Eingriff steht. Zwischen dem Deckel 5 und der Mutter 7, und zwar in einander radial gegenüberliegenden Ringausnehmungen aufgenommen befindet sich ein Dichtring 10, vorzugsweise nach Art einer Vierlippen-Dichtung.5 with a lid is designated, which covers the rotor body 3 and is screwed over a coaxially to the axis 2 extending
Der Deckel 5 weist randseitig eine schüsselartig gekrümmte, in Richtung auf den Rotorkörper 3 hin offene Gestalt auf, deren freier Rand 11 an einem weiteren Dichtring 12 anliegt, der in einer Ringausnehmung des Rotorkörpers 3 aufgenommen ist. Auch dieser Dichtring 12 ist vorzugsweise nach Art einer Vierlippen-Dichtung angelegt. Man erkennt, dass auf diese Weise zwischen der Oberseite des Rotorkörpers 3 und der zugekehrten Unterseite des Deckels 5 ein abgedichteter, sich um die Mutter 7 herum erstreckender Ringraum 13 eingerichtet ist.At the edge, the
Mit 14 ist eine Rotornabe bezeichnet, die aus einem Ringflansch 15 und einem an diesem angeordneten hohlzylindrischen Ansatzteil 16 besteht, welch letzteres sich im eingebauten Zustand durch eine Öffnung 17 des Rotorkörpers 3 hindurch und in die Mutter 7 hinein erstreckt. Seine Stirnseite 18 befindet sich innerhalb der Mutter 7 mit Abstand vor der zugekehrten Stirnseite 31 des Teils 9 der Deckelschraube 6.With 14, a rotor hub is referred to, which consists of an
Das Ansatzteil 16 trägt ein Außengewinde, welches mit einem weiteren Innengewinde 20 der Mutter 7 im Eingriff steht. Der Ringflansch 15 ist unter Zwischenanordnung einer Tellerfeder 21 mit dem Rotorkörper 3 verspannt, wobei über das Innengewinde 20 ein Verbund mit der Mutter 7 hergestellt ist.The
Die Rotornabe 14, insbesondere deren Ansatzteil 16 ist radial außenseitig mit zwei, einander diametral gegenüberliegenden wendelartigen Einformungen 25, 26 versehen, die eine gleiche Steigung haben und sich in etwa über einen Winkel von 90° erstrecken. Die Einformungen 25, 26 weisen ein ungefähr rechteckiges Querschnittsprofil auf und sind in der Außenkontur des Ringflansches 15 als dortige Einformungen 26, 27 fortgeführt. Auf diese Weise bestehen zwei durchgängige wendelartige, nach Art eines zweigängigen Gewindes angelegte Kanäle beginnend in der freien Stirnseite 28 des Ringflansches 15 und endend in der freien Stirnseite 18 des Ansatzteils 16.The
Über die Rotornabe 14, insbesondere deren Einformungen 25 bis 27 und die Deckelschraube 6, insbesondere deren Teil 9 besteht somit eine durchgängige Verbindung zwischen einer Unterseite 22 und einer Oberseite 23 des Rotors 1, der innerhalb eines Zentrifugengehäuses über die Rotornabe 14 auf eine Antriebswelle aufsteckbar ist.About the
Im eingebauten Zustand der Rotornabe 14 erfüllt das System der Einformungen 24 bis 27 die Funktion eines Förderorgans nach Art eines Axialgebläses bzw. einer Förderschnecke, welche nach Maßgabe der Betriebsdrehzahl des Rotors 1 und der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn angelegten Steigung der Einformungen 24 bis 27 ein Druckgefälle ausgehend von den oberseitigen Eingangsöffnungen 29 der Einformungen 24, 25 in dem Zwischenraum zwischen der Stirnseite 18 der Rotornabe 14 und der dieser gegenüberliegenden zugekehrten Stirnseite 31 des Teils 9 der Deckelschraube 6 bis zu den unterseitigen Ausgangsöffnungen 30 der Einformungen 26, 27. Dieses Druckgefälle erzeugt eine zu der Achse 2 koaxiale Luftströmung durch den Rotor 1, nämlich eingangsseitig über die Öffnung 32 des Teils 9 der Deckelschraube 6 und die Rotornabe 14, ausgansseitig über die Ausgangsöffnungen 30, somit von der Oberseite 23 zu der Unterseite 22 des Rotors 1, welche innerhalb des Zentrifugengehäuses einer weiteren Behandlung unterzogen werden kann.In the installed state of the
Die weitere Behandlung der auf diese Weise generierten Medienströmung, insbesondere Luftströmung kann in Verbindung mit Kühleinrichtungen in einer Kreislaufführung bestehen, in welche die vorstehend beschriebene Rotornabe 14 eingebunden ist. Sie kann auch darin bestehen, dass Warmluft in die Umgebung abgeführt und durch kühlere Frischluft wenigstens teilweise ersetzt wird. Sie kann schließlich in Verbindung mit einer Beheizungseinrichtung auch zur Temperierung des Rotors benutzt werden. In allen diesen Fällen ergibt sich eine thermische Beeinflussung des Rotors 1 ausgehend von dessen achsnahen Bereichen und damit einhergehend eine Vergleichmäßigung der Bedingungen für die Behandlung des Stoffgemisches.
Claims (10)
- Rotor (1) for a laboratory centrifuge with a rotor body (3) which in a peripheral area comprises accommodations (4) for vessels containing a substance mixture for treatment by centrifuging and with a rotor hub inserted into a central opening (17) of the rotor body (3), characterised by at least one helically winding continuous formation (24, 27) extending in the outside of the rotor hub (14) wherein in the manner of an axial fluid working machine the formation (24, 27) builds a feeding means being effective in the direction of the axis (2) of the rotor (1) between the upper side (23) and the lower side (22) of the rotor (1).
- Rotor (1) of claim 1, wherein the rotor hub (14) consists of an annular flange designated for a contact with the lower edge of the opening (17) and an attachment part or extension part (16) having the shape of an annular cylinder and being inserted into the opening (17) and wherein the at least one formation (25, 27) extends between the upper front side (18) of the attachment part or extension part (16) and the lower front side (28) of the annular flange (15).
- Rotor (1) of claim 1 or 2, wherein the inclination of the at least one formation (25, 27) is designed according to the direction of rotation of the rotor (1) such that the feeding means comprises in actual feeding direction from an upper side (23) of the rotor (1) towards its lower side (22).
- Rotor (1) of one of claims 1 to 3, comprising a lid (5) covering the upper side of the rotor body (3) wherein an annular space (13) which has an orientation coaxial to the axis (2) of the rotor (1) is limited between the lid (5) and the rotor body (3).
- Rotor (1) of one of claims 2 to 4, comprising a nut (7) which is from the upper side on the rotor body (3) screwed by an inner thread (20) with the attachment part or extension part (16).
- Rotor (1) of claim 5, comprising a lid screw (6) which is screwed by a hollow cylindrical part (9) integrally formed with the lid screw (6) with an inner thread (19) of the nut (7).
- Rotor (1) of claim 6, wherein within the nut (7) the front side (18) of the attachment part or extension part (16) is located with a distance from the front side (31) of the part (9).
- Rotor (1) of claim 6 or 7, wherein the lid screw (6) and the rotor hub (14) build a central continuous axial streaming path.
- Rotor (1) of one of claims 4 to 8, wherein the annular space (13) is sealed by sealing rings (10, 12) at the inner edge as well as at the outer edge (11) of the lid (5).
- Rotor (1) of one of claims 2 to 9, wherein a spring element is interposed between the annular flange (15) and the edge of the opening (17).
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