EP3240625A1 - Rotor einer dualen zentrifuge - Google Patents

Rotor einer dualen zentrifuge

Info

Publication number
EP3240625A1
EP3240625A1 EP15808120.8A EP15808120A EP3240625A1 EP 3240625 A1 EP3240625 A1 EP 3240625A1 EP 15808120 A EP15808120 A EP 15808120A EP 3240625 A1 EP3240625 A1 EP 3240625A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
housing
head
rotary
rotor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP15808120.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jovan DOBOS
Anke LENZ
Ulrich Massing
Klaus-Günter Eberle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Andreas Hettich GmbH and Co KG
Original Assignee
Andreas Hettich GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Andreas Hettich GmbH and Co KG filed Critical Andreas Hettich GmbH and Co KG
Publication of EP3240625A1 publication Critical patent/EP3240625A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F29/00—Mixers with rotating receptacles
    • B01F29/10—Mixers with rotating receptacles with receptacles rotated about two different axes, e.g. receptacles having planetary motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/02—Centrifuges consisting of a plurality of separate bowls rotating round an axis situated between the bowls
    • 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
    • B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings

Definitions

  • the invention relates to a rotor of a dual centrifuge according to the in the preamble of
  • Claim 1 specified type.
  • Dual centrifuges have been known for several years. Whereas in a conventional centrifuge samples are rotated about a single axis, in a dual centrifuge, samples are rotated about a major axis and simultaneously about a minor axis. Due to the resulting high centripetal force and the centrifugal forces acting in different planes, a higher centrifugation efficiency is achieved, especially when mixing, separating or homogenizing samples.
  • DE 10 2012 105 819 A1 discloses a device for homogenizing and separating samples which comprises a centrifuge with a rotor body.
  • rotary units are mounted, which are mounted so that they are rotatable about an off-axis of rotation from the motor rotation axis (main axis of rotation).
  • a separate drive is provided, so that the generation of the rotational movement of the rotation units is independent of the drive of the rotor body.
  • the above invention is an improvement over the prior art in particular in that lubricant leaving a bearing of a rotation unit remains in the recess associated with the rotation unit and is further available there in the area of the bearing. As a result, significantly longer transit times can be achieved than with solutions from the prior art.
  • the object of the invention is to provide a rotor for a dual centrifuge while avoiding the disadvantages mentioned, which simplifies maintenance and reduces downtime.
  • the rotary units and the recesses associated with the rotary units for the purpose of maintenance, repair and cleaning should be easily accessible and sufficient cooling for long-term operation possible.
  • the characterizing features of claim 1 in conjunction with its generic features.
  • the invention is based on the finding that a decoupling of the bearing of the rotary unit from the rotor body creates better conditions for the maintenance, repair and cleaning as well as for the cooling of the rotary unit. In addition, this results in additional design options to optimize maintenance and cooling.
  • the rotor of a centrifuge has a rotor head and another
  • Rotary mechanism for at least one arranged in the rotor head rotating unit.
  • the turntable includes a bearing and a rotatably mounted rotary head connected to the bearing and drivable relative to the rotor head via the further rotating mechanism.
  • a recess for the rotary unit or for each rotary unit is provided, in which this is introduced, and thereby the bearing is arranged fixed relative to the rotor head.
  • the rotary unit has a housing into which the bearing is inserted and into which the rotary head engages, and the housing and the rotary head with bearings form a unit, wherein the housing is non-rotatably mounted in the rotor head and detachably mounted therefrom.
  • the operability and the life of the centrifuge are significantly improved because cleaning, maintenance and repair of the bearing of the rotary unit due to the detachable mounting of the housing in the rotor head are much easier.
  • the turntable can be easily removed from the rotor head and serviced independently of the rotor head.
  • the turntable can be easily replaced so that downtime due to maintenance is minimized.
  • the recesses extend through a region of the rotor head. In this case, the inserted rotary unit passes through the recess, and a lower portion of the housing of the rotary unit protrudes exposed from the recess.
  • the rotor head has a rotationally symmetrical
  • the cooling can be further improved by having it in the lower part of the housing
  • Cooling fins are provided to increase the cooling surface of the rotary unit.
  • the cooling fins can be aligned and bent in the direction of rotation of the rotor head, wherein they have a radius starting from the axis of rotation of the rotor head in order to achieve an approximately laminar air flow and flow shadow and thus to avoid uneven cooling of the housing as far as possible.
  • numerous experiments have shown that it is even more efficient to cool with a turbulent air flow. Therefore, it is advantageous if the cooling fins are employed at an angle to the direction of rotation.
  • the rotary unit is detachable
  • the housing on its side remote from the cooling fins on a flange which bears against the rotor head.
  • the housing is securely fixed in the direction of its longitudinal axis by this flange in the recess associated with the housing.
  • Rotary unit adapted to each other.
  • the housing in addition to the direction of its longitudinal axis in other directions can be easily set, which increases the safety of the centrifuge and extends the life of the rotating units.
  • This definition can be further improved by the fact that the cross-sectional shape of the
  • Housing and the cross-sectional shape of the recess form a rotational security, in particular by a polygonal shape or a cylindrical shape with projections and associated grooves. In this way, an unwanted rotation of the housing about its own axis is avoided in addition to the above-described determination of the housing relative to the rotor head.
  • the housing and a centric bore housing termination for an axis of rotation of the turret define a storage space with bearings of the axis of rotation.
  • the storage space is encapsulated lubricant-tight to the outside.
  • lubricant leaving a bearing remains in the housing during the entire duration of the centrifugation and is available in the area of the bearing.
  • the danger of a predator can be significantly reduced.
  • contamination of the rotor head with lubricant is avoided.
  • the storage space is filled with lubricant, in particular lubricating grease, preferably SKF rolling bearing grease LGBB2 / 0.4.
  • lubricant in particular lubricating grease, preferably SKF rolling bearing grease LGBB2 / 0.4.
  • the bearing is in a lubricated state during the entire operating time, which virtually excludes predators.
  • the storage space to 50% of the height of the storage room with
  • Refill lubricant a lubricant refill indicator and / or a lubricant refill valve may be provided.
  • the largest possible part of the surface of the rotary unit is in contact with the rotor head. As a result, optimum heat dissipation from the rotary unit is achieved in the rotor head.
  • the invention also relates to a rotary unit for a rotor with the features just mentioned.
  • 1a is a perspective view of a rotor 10 according to the invention with two rotating units 22;
  • Fig. 1b is a sectional view of the rotor 10 shown in Fig. 1a;
  • FIG. 2 shows a perspective view of an embodiment according to the invention of a rotary head 24 without the teeth 36;
  • FIG. 3 is a perspective view of an adapter 50 according to the invention.
  • FIG. 4 shows an exploded view of a rotary unit 22 according to the invention
  • Fig. 5a is a view of the rotary unit 22 shown in Fig. 4
  • Fig. 5a is a view of the rotary unit 22 shown in Fig. 4
  • FIG. 5b shows a side sectional view of the rotary unit 22 shown in FIGS. 4 and 5a along the section line and cutting direction CC drawn in FIG. 5a.
  • 1a shows a perspective view of a rotor 10 according to the invention with two rotating units 22 for use in a dual centrifuge not shown in the figures.
  • 1 b shows a sectional view of the rotor 10 shown in FIG. 1 a.
  • the rotor 10 has a rotor head 12 with a rotationally symmetrical basic shape, which describes an envelope.
  • the rotor head 12 is provided with a bottom 15 and a bottom 15
  • a drive axis A extends perpendicularly through the center 13 of the rotor head 12.
  • the wall 14 has a vertical portion 14a and an obliquely downwards in the direction of the drive axle employed portion 14b. There are two relative to the drive axis A opposing recesses 16 are provided which pass through the vertical portion 14a of the wall 14 and the inclined section 14b of the wall 14 partially. In the recesses 16 each of the rotary units 22 are introduced.
  • the rotary units 22 each have an axis of rotation R1, R2 and are through the
  • Recesses 16 aligned so that the axes of rotation R1 and R2 intersect the drive axis A above the rotor 10 at an acute angle. Furthermore, the free ends of the rotary units 22 pointing away from the drive axis A, namely the housings 26 explained below, protrude beyond the envelope in the region of the inclined section 14b of the wall 14.
  • the rotary unit 22 in each case has a largely rotationally symmetrical outer contour and comprises a rotatably mounted rotary head 24 (see FIG. 2) for mounting an adapter 50 for centrifuging (see FIG. 3) and a housing 26 (see FIG. 4) into which a Stock 70 for the
  • Turret 24 is introduced, in which in turn the rotary head 24 engages with a housing 26 provided on its side facing bearing shaft 25.
  • the bearing shaft 25 is partially visible in Fig. 2 and in Fig. 5b.
  • the rotary head 24 has an outer wall 24a arranged concentrically with the axis of rotation R1, R2.
  • the housing 26 is arranged with a wall 26a concentric with the axis of rotation R1, R2 Mistake.
  • the diameter of the rotary head 24 is greater than that of the housing 26, so that between the outer wall 24a and the wall 26a, a shoulder 28 is formed, with which the rotary unit 22 partially engages in the associated recess 16, see Fig. 1a.
  • the housing 26 is adapted in its dimensions to the respectively associated regions of the recesses 16. To produce the rotational strength between the housing 26 and rotor head 12 is in
  • Housing 26 is provided a parallel to the rotation axis R1, R2 formed groove and on
  • Rotor head 12 a projection associated with the groove.
  • Groove and projection are not shown in the figures for reasons of clarity. Incidentally, the arrangement of groove and projection can also be reversed. Further, it is conceivable to choose a polygonal design in place of the cylindrical configuration of the housing 26 so as to achieve a rotationally fixed introduction of the housing in the rotor head.
  • the rotary head 24 is further closed by a closure cover 30 arranged concentrically with the axis of rotation R1, R2.
  • a closure button 32 is provided which serves as a handle to unlock the closure cover 30 by a rotary movement and remove or to put on the closure lid 30 and lock by one of the unlocking opposite rotational movement.
  • a protrusion 34 is provided circumferentially adjacent to the shoulder 28, see e.g. Fig. 2, which defines a rotatably connected to the wall 24a teeth 36 concentric with the axis of rotation R1, R2.
  • gear which is on the one hand with the teeth 36 in engagement and on the other hand with a central gear 40, which is rotatably connected to the rotatable rotor head 12, for example, by a screw connection to a motor housing, not shown in the figures.
  • the ratio of main rotation (rotation of the rotor 10) to reverse rotation (rotation of the rotary head 24) is given by the transmission ratio between the unillustrated gear and the central gear 40.
  • the gear, not shown and the central gear 40 easily interchangeable. Therefore, the speed ratio can be easily changed by adjusting the unillustrated gear and the central gear 40 in diameter.
  • cooling fins 42 are introduced. The cooling fins 42 are aligned perpendicular to the direction of rotation of the rotor head 12.
  • Fig. 2 shows a perspective view of an embodiment according to the invention of a rotary head 24 without the teeth 36.
  • the projection 34 has over the entire circumference uniformly spaced recesses 34a, provided by provided on the underside of the teeth 36 screws 36a, shown in Fig. 1a , are penetrated and engage in associated threaded holes in the toothing 36.
  • the recesses 34a by cross-screws 36a put the teeth 36 on the wall 24a and in the turret 24 and in particular ensure the rotational resistance of the toothing with respect to the turret 24 safe.
  • walls 44 are mounted on a bottom plate 24b for fixing an adapter 50 shown in FIG. 3 for centrifuging.
  • the walls 44 form a
  • Inner profile which is adapted to the outer profile of the adapter 50 shown in FIG. 3, which has a cross-shaped base of two superposed, concentric at right angles to each other rotated rectangles.
  • the walls 44 are partially connected for better stability.
  • each outer profile 44a is formed rounded so that it is concentric with the wall 24a.
  • four uniformly spaced holes 24c are introduced adjacent to its upper edge for locking the closure cover 30 having corresponding projections.
  • Fig. 3 shows in a perspective view the aforementioned adapter 50 for centrifuging.
  • the adapter 50 has on the circumference of the previously described cross-shaped base vertically arranged, integrally formed outer walls 52. Within outer walls 52 five delimited by partition walls 54 rectangular recesses 56 are provided, the vertical extent of the vertical extent of the wall 24a of the rotary head 24 corresponds. The recesses 56 serve to receive not shown in the figures
  • Sample container receptacles and are adapted to the shape of the sample container receptacles. Adjacent to the free upper edges of the outer walls 52 of the adapter 50 is perpendicular to the outer walls 52 a support surface 58 is arranged, which rests in the inserted state of the adapter 50 on the free upper edges of the walls 44.
  • the support surface 58 has an outer contour 60 which is substantially concentric with the wall 24a of the rotary head 24 and in which four circumferentially equally spaced protrusions 62 are provided. The bulges 62 serve for better handling during insertion and removal of the adapter 50 in or out of the rotary head 24.
  • FIG 4 shows an exploded view of the rotary unit 24 and the housing 26 comprising rotary unit 22 with a housing unit 26 integrated in the storage unit 70 which is concentrically penetrated by a drive shaft, not shown for clarity.
  • a clamping nut 72 for biasing the bearing unit 70 two single row angular contact ball bearings 74a and 74b, disposed between the angular contact bearings 74a and 74b outer disc 76 and an inner disc 78 and a cover 80 are arranged. All of the aforementioned elements of the bearing unit 70 have concentric bores which are passed through the bearing shaft 25 of the rotary head 24 without play.
  • each recesses 82 is provided adjacent to the outer circumference at equal intervals.
  • On the turret 24 side associated with the housing 26 has a flange 84 on which eight recesses 86 are provided at uniform intervals, which are associated with the recesses 82.
  • a view of the rotary unit 22 is shown from below.
  • the recesses 82 of the cover 80 each engages a cylinder screw 88, which in the process the associated
  • Recesses 86 of the flange 84 passes through. Each five recesses 82a and five recesses 86a associated therewith are provided. By the cylinder screws 88 are the
  • FIG. 5b shows a cross section of the mounted rotary unit 22 shown in FIGS. 4 and 5a along a section CC drawn in FIG. 5a. Between the bottom plate 24b and the
  • Angular contact ball bearing 74b is provided on the wall 26a a Schmierstoffnachhellventil with a valve line 92, on the lubricant if necessary in the lubricant-tightly sealed to the outside storage space 64 can be refilled.
  • a lubricant filling indicator 90 arranged outside the housing 26 on the wall 26a serves to control the lubricant level.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (10) einer dualen Zentrifuge mit einem Rotorkopf (12) und einem weiteren Drehmechanismus für zumindest eine in dem Rotorkopf (12) angeordnete Dreheinheit (22), die ein Lager (70) und einen mit dem Lager (70) verbundenen, in diesem drehbar gelagerten Drehkopf (24) umfasst, der relativ zum Rotorkopf (12) über den weiteren Drehmechanismus antreibbar ist, wobei eine Ausnehmung (16) für die Dreheinheit (22) vorgesehen ist, in welche diese eingebracht ist, und dadurch das Lager (70) relativ zum Rotorkopf (12) fest angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dreheinheit (22) ein Gehäuse (26) aufweist, in welches das Lager (70) eingebracht ist und in welches der Drehkopf (24) eingreift, und dass das Gehäuse (26) und der Drehkopf (24) mit Lager (70) eine Baueinheit bilden, wobei das Gehäuse (26) drehfest im Rotorkopf (12) und lösbar von diesem gelagert ist.

Description

Rotor einer dualen Zentrifuge
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer dualen Zentrifuge gemäß der im Oberbegriff des
Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Duale Zentrifugen sind bereits seit mehreren Jahren bekannt. Während bei einer herkömmlichen Zentrifuge Proben um eine einzelne Achse gedreht werden, werden bei einer dualen Zentrifuge Proben um eine Hauptachse und gleichzeitig um eine Nebenachse gedreht. Auf Grund der daraus resultierenden hohen Zentripetalkraft und der in unterschiedlichen Ebenen wirkenden Zentrifugalkräfte wird eine höhere Effizienz bei der Zentrifugation erreicht, insbesondere beim Mischen, beim Separieren oder bei der Homogenisierung von Proben. In der DE 10 2012 105 819 A1 wird eine Vorrichtung zur Homogenisierung und Separation von Proben offenbart, die eine Zentrifuge mit einem Rotorkorpus umfasst. In nach unten abgeschlossenen Ausnehmungen des Rotorkorpus sind Rotationseinheiten gelagert, die so angebracht sind, dass sie um eine von der Motordrehachse (Hauptdrehachse) abweichende Nebendrehachse drehbar sind. Für die Rotationseinheiten ist ein gesonderter Antrieb vorgesehen, so dass die Erzeugung der Drehbewegung der Rotationseinheiten unabhängig vom Antrieb des Rotorkorpus ist.
Die obige Erfindung stellt gegenüber dem früheren Stand der Technik insbesondere dahingehend eine Verbesserung dar, dass aus einem Lager einer Rotationseinheit austretendes Schmiermittel in der der Rotationseinheit zugeordneten Ausnehmung verbleibt und dort weiter im Bereich des Lagers zur Verfügung steht. Dadurch können deutlich längere Laufzeiten erreicht werden als bei Lösungen aus dem früheren Stand der Technik.
Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei Vorrichtungen gemäß dieser Erfindung im
Langzeitbetrieb Probleme mit unzureichender Kühlung entstehen, da sich die bei der Drehung der Rotationseinheit entstehende Wärme in der Ausnehmung staut und nicht abgeführt werden kann. Ferner wurde Verbesserungsbedarf hinsichtlich Wartung, Reparatur und Reinigung erkannt. Besonders in den Rotorkorpus integrierte Teile der Lagerung wie ein Lageraußenring sind auf Grund der recht geringen Maße der Ausnehmungen schwer zugänglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile einen Rotor für eine duale Zentrifuge zu schaffen, der die Wartung vereinfacht und die Stillstandszeiten vermindert. Insbesondere sollen die Dreheinheiten sowie die den Dreheinheiten zugeordneten Ausnehmungen zum Zwecke von Wartung, Reparatur und Reinigung leicht zugänglich sein und eine ausreichende Kühlung für einen Langzeitbetrieb ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Entkopplung des Lagers der Dreheinheit vom Rotorkorpus bessere Voraussetzungen für die Wartung, Reparatur und Reinigung sowie für die Kühlung der Dreheinheit schafft. Zudem ergeben sich dadurch weitere konstruktive Möglichkeiten die Wartung und die Kühlung zu optimieren. Nach der Erfindung weist der Rotor einer Zentrifuge einen Rotorkopf und einen weiteren
Drehmechanismus für zumindest eine in dem Rotorkopf angeordnete Dreheinheit auf. Die Dreheinheit umfasst ein Lager und einen mit dem Lager verbundenen, in diesem drehbar gelagerten Drehkopf, der relativ zum Rotorkopf über den weiteren Drehmechanismus antreibbar ist. Dabei ist eine Ausnehmung für die Dreheinheit bzw. für jede Dreheinheit vorgesehen, in welche diese eingebracht ist, und dadurch ist das Lager relativ zum Rotorkopf fest angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Dreheinheit ein Gehäuse auf, in welches das Lager eingebracht ist und in welches der Drehkopf eingreift, und das Gehäuse und der Drehkopf mit Lager bilden eine Baueinheit, wobei das Gehäuse drehfest im Rotorkopf und lösbar von diesem gelagert ist. Dadurch werden die Bedienbarkeit und die Lebensdauer der Zentrifuge deutlich verbessert, da Reinigung, Wartung und Reparatur des Lagers der Dreheinheit auf Grund der lösbaren Lagerung des Gehäuses im Rotorkopf erheblich einfacher sind. Die Dreheinheit kann leicht vom Rotorkopf entnommen und unabhängig vom Rotorkopf gewartet werden. Zudem kann die Dreheinheit einfach ausgetauscht werden, so dass die Ausfallzeiten aufgrund von Wartungsarbeiten minimiert werden. Nach einem Aspekt der Erfindung verlaufen die Ausnehmungen durch einen Bereich des Rotorkopfs hindurch. Dabei durchgreift die eingesetzte Dreheinheit die Ausnehmung, und ein unterer Bereich des Gehäuses der Dreheinheit ragt freiliegend aus der Ausnehmung heraus. Durch diese Anordnung wird ein Wärmestau in der Ausnehmung vermieden, und der freiliegende Bereich wird durch während der Rotation vorbeiströmende Luft gekühlt. Zudem entfällt auf Grund der Ausnehmung eine durch die Maße des Rotorkörpers bedingte Längenbeschränkung der Dreheinheit. Bei gleichbleibenden Maßen des Rotorkörpers können daher länger dimensionierte Dreheinheiten eingesetzt werden, die beispielsweise größere Lager für größere Probengefäße aufnehmen können. Dadurch werden sowohl Platz als auch Kosten eingespart.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Rotorkopf eine rotationssymmetrische
Grundform mit einer Außenfläche auf, wobei der untere Bereich des Gehäuses über die Außenfläche hervorsteht. Diese Ausgestaltung verbessert die Kühlwirkung, da der hervorstehende Bereich des Gehäuses der vorbeiströmenden Luft eine gute Angriffsfläche bietet.
Als besonders effizient hat es sich erwiesen, wenn zumindest 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Höhe des Gehäuses über der Außenfläche hervorstehen, da dann die Kühlung durch die
vorbeiströmende Luft und die mechanische Belastung / Sicherheit in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen.
Weiter verbessert werden kann die Kühlung dadurch, dass im unteren Bereich des Gehäuses
Kühlrippen vorgesehen sind, um die Kühlfläche der Dreheinheit zu vergrößern.
Die Kühlrippen können in Drehrichtung des Rotorkopfes ausgerichtet und gebogen sein, wobei sie einen Radius ausgehend von der Drehachse des Rotorkopfes aufweisen, um eine annähernd laminare Luftströmung zu erreichen und Strömungsschatten und somit eine ungleichmäßige Kühlung des Gehäuses weitestgehend zu vermeiden. Allerdings hat sich in zahlreichen Versuchen gezeigt, dass mit einer turbulenten Luftströmung noch effizienter gekühlt werden kann. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Kühlrippen in einem Winkel zur Drehrichtung angestellt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Dreheinheit durch einen lösbaren
Schnellverschluss oder eine Schraubverbindung mit dem Rotorkopf fest verbunden. Dies erleichtert die Montage und die Wartung der Dreheinheit. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Gehäuse auf seiner den Kühlrippen entfernt gelegenen Seite einen Flansch auf, der an dem Rotorkopf anliegt. Das Gehäuse ist in Richtung seiner Längsachse durch diesen Flansch in der dem Gehäuse zugeordneten Ausnehmung sicher festgelegt. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Ausnehmung und das Gehäuse der
Dreheinheit aneinander angepasst. Dadurch kann das Gehäuse neben der Richtung seiner Längsachse auch in andere Richtungen einfach festgelegt werden, was die Sicherheit der Zentrifuge erhöht und die Lebensdauer der Dreheinheiten verlängert. Noch weiter verbessert werden kann diese Festlegung dadurch, dass die Querschnittsform des
Gehäuses und die Querschnittsform der Ausnehmung eine Drehsicherung bilden, insbesondere durch eine Mehreckform oder eine zylindrische Form mit Vorsprüngen und zugeordneten Nuten. Auf diese Art und Weise wird eine zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Festlegung des Gehäuses relativ zum Rotorkopf auch eine ungewollte Drehung des Gehäuses um die eigene Achse vermieden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung begrenzen das Gehäuse und ein Gehäuseabschluss mit zentrischer Bohrung für eine Drehachse des Drehkopfs einen Lagerraum mit Lagern der Drehachse. Ein derartiger abgeschlossener Lagerraum birgt den Vorteil, dass im Falle eines Glasbruchs von
Probenbehältern mögliche Verunreinigungen besser eingrenzbar sind.
Vorzugsweise ist der Lagerraum schmierstoffdicht nach außen gekapselt. Dadurch verbleibt aus einem Lager austretendes Schmiermittel während der gesamten Zentrifugationsdauer in dem Gehäuse und steht im Bereich des Lagers zur Verfügung. So kann die Gefahr eines Fressers deutlich reduziert werden. Des Weiteren wird eine Verunreinigung des Rotorkopfs mit Schmiermittel vermieden.
Günstig ist es, wenn der Lagerraum mit Schmierstoff gefüllt ist, insbesondere Schmierfett, vorzugsweise SKF Wälzlagerfett LGBB2/0.4. Das Lager befindet sich so während der gesamten Betriebszeit in einem geschmierten Zustand, wodurch Fresser nahezu ausgeschlossen sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Lagerraum zu 50% der Höhe des Lagerraums mit
Schmierstoff gefüllt. Dadurch wird eine Überschmierung des Lagers vermieden. Um jederzeit in der Lage zu sein, die Schmierung des Lagers kontrollieren und gegebenenfalls
Schmiermittel nachzufüllen, können eine Schmierstofffüllanzeige und/oder ein Schmierstoffnachfüllventil vorgesehen sein. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steht ein möglichst großer Teil der Oberfläche der Dreheinheit mit dem Rotorkopf in Kontakt. Dadurch wird eine optimale Wärmeableitung von der Dreheinheit in den Rotorkopf erreicht.
Die Erfindung betrifft auch eine Dreheinheit für einen Rotor mit den eben genannten Merkmalen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
Fig. 1a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors 10 mit zwei Dreheinheiten 22;
Fig. 1 b eine Schnittansicht des in Fig. 1a dargestellten Rotors 10;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Drehkopfes 24 ohne die Verzahnung 36;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Adapters 50;
Fig. 4 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Dreheinheit 22; Fig. 5a eine Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Dreheinheit 22, und
Fig. 5b eine seitliche Schnittansicht der in Fig. 4 und Fig. 5a gezeigten Dreheinheit 22 entlang der in Fig. 5a eingezeichneten Schnittlinie und Schnittrichtung C-C. Fig. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors 10 mit zwei Dreheinheiten 22 zum Einsatz in einer in den Figuren nicht dargestellten dualen Zentrifuge. Fig. 1 b zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 1a dargestellten Rotors 10. Der Rotor 10 weist einen Rotorkopf 12 mit einer rotationssymmetrischen Grundform auf, welche eine Umhüllende beschreibt. Der Rotorkopf 12 ist mit einem Boden 15 und einer den Boden 15
umlaufenden, sich nach oben erstreckenden Wandung 14 versehen. Eine Antriebsachse A verläuft senkrecht durch das Zentrum 13 des Rotorkopfes 12. Eine in den Figuren nicht dargestellte
Antriebswelle durchgreift mit ihrem freien Ende durch eine im Boden 15 vorgesehene mit der
Antriebsachse A konzentrische Ausnehmung 18 den Rotorkopf 12. Oberhalb der Ausnehmung 18 ist eine einstückig mit dem Boden 15 ausgeführte Aufnahmeröhre 20 angeordnet, die der Zentrierung und vertikalen Festlegung des Rotorkopfes 12 auf der Antriebswelle dient.
Die Wandung 14 weist einen vertikalen Abschnitt 14a und einen schräg nach unten in Richtung Antriebsachse angestellten Abschnitt 14b auf. Es sind zwei bezogen auf die Antriebsachse A einander gegenüberliegende Ausnehmungen 16 vorgesehen, die den vertikalen Abschnitt 14a der Wandung 14 und den schräg angestellten Abschnitt 14b der Wandung 14 bereichsweise durchgreifen. In die Ausnehmungen 16 sind jeweils die Dreheinheiten 22 eingebracht. Die Dreheinheiten 22 weisen jeweils eine Rotationsachse R1 , R2 auf und sind durch die
Ausnehmungen 16 so ausgerichtet, dass die Rotationsachsen R1 und R2 die Antriebsachse A oberhalb des Rotors 10 in einem spitzen Winkel schneiden. Ferner stehen die von der Antriebsachse A weg weisenden freien Enden der Dreheinheiten 22, nämlich die im Folgenden erläuterten Gehäuse 26, im Bereich des schräg angestellten Abschnitts 14b der Wandung 14 über die Umhüllende hervor.
Die Dreheinheit 22 weist jeweils eine weitestgehend rotationssymmetrische Außenkontur auf und umfasst einen drehbar gelagerten Drehkopf 24 (siehe Fig. 2) zur Lagerung eines Adapters 50 für Zentrifugiergut (siehe Fig. 3) und ein Gehäuse 26 (siehe Fig. 4), in das ein Lager 70 für den
Drehkopf 24 eingebracht ist, in welches wiederum der Drehkopf 24 mit einer an seiner dem Gehäuse 26 zugewandten Seite vorgesehenen Lagerwelle 25 eingreift. Die Lagerwelle 25 ist ansatzweise in Fig. 2 und in Fig. 5b erkennbar.
Der Drehkopf 24 weist eine konzentrisch zur Rotationsachse R1 , R2 angeordnete äußere Wandung 24a auf. Das Gehäuse 26 ist mit einer konzentrisch zur Rotationsachse R1 , R2 angeordnete Wandung 26a versehen. Dabei ist der Durchmesser des Drehkopfs 24 größer als der des Gehäuses 26, so dass zwischen der äußeren Wandung 24a und der Wandung 26a ein Absatz 28 ausgebildet ist, mit dem die Dreheinheit 22 bereichsweise in die ihr zugeordnete Ausnehmung 16 eingreift, siehe Fig. 1a. Das Gehäuse 26 ist in seinen Maßen an die jeweils zugeordneten Bereiche der Ausnehmungen 16 angepasst. Zur Herstellung der Drehfestigkeit zwischen Gehäuse 26 und Rotorkopf 12 ist im
Gehäuse 26 eine parallel zur Rotationsachse R1 , R2 ausgebildete Nut vorgesehen und am
Rotorkopf 12 ein der Nut zugeordneter Vorsprung. Nut und Vorsprung sind aus Gründen der Übersicht in den Figuren nicht dargestellt. Im Übrigen kann die Anordnung von Nut und Vorsprung auch vertauscht werden. Ferner ist es denkbar, an Stelle der zylindrischen Ausbildung des Gehäuses 26 eine mehreckige Ausführung zu wählen, um so eine drehfeste Einbringung des Gehäuses in den Rotorkopf zu erreichen.
Gemäß Fig. 1a ist an der vom Gehäuse 26 entfernt gelegenen Seite der Drehkopf 24 ferner durch einen konzentrisch mit der Rotationsachse R1 , R2 angeordneten Verschlussdeckel 30 verschlossen. Ebenso konzentrisch ist auf dem Verschlussdeckel 30 ein Verschlussknopf 32 vorgesehen, der als Handhabe dient, um den Verschlussdeckel 30 durch eine Drehbewegung zu entriegeln und abzunehmen bzw. um den Verschlussdeckel 30 aufzusetzen und durch eine der Entriegelungsrichtung gegenläufige Drehbewegung zu verriegeln.
An der oberen Wandung 24a ist benachbart zum Absatz 28 umlaufend ein Vorsprung 34 vorgesehen, siehe z.B. Fig. 2, der eine drehfest mit der Wandung 24a verbundene Verzahnung 36 konzentrisch zur Rotationsachse R1 , R2 festlegt. Zur Übertragung der Drehbewegung der Drehköpfe 24 um die Rotationsachsen R1 , R2 der Dreheinheiten 22 ist unterhalb des Rotorkopfes 12 für jeden Drehkopf 24 jeweils ein der besseren Übersicht halber in den Figuren nicht gezeigtes Zahnrad vorgesehen, das zum einen mit der Verzahnung 36 in Eingriff steht und zum anderen mit einem zentralen Zahnrad 40, das gegenüber dem drehbaren Rotorkopf 12 drehfest beispielsweise durch eine Schraubverbindung an einem in den Figuren nicht dargestellten Motorgehäuse verbunden wird. Eine derartige Übertragung von Drehbewegungen ist hinlänglich bekannt und bereits im Stand der Technik beschrieben, so dass auf weitere Erläuterungen hierzu verzichtet werden kann.
Das Verhältnis von Hauptdrehung (Drehung des Rotors 10) zu Rückdrehung (Drehung des Drehkopfes 24) ist durch das Übertragungsverhältnis zwischen dem nicht dargestellten Zahnrad und dem zentralen Zahnrad 40 gegeben. Bei abgenommenen Rotorkopf 12 sind das nicht dargestellte Zahnrad und das zentrale Zahnrad 40 leicht austauschbar. Daher kann auf einfache Weise das Drehzahlverhältnis geändert werden, indem das nicht dargestellte Zahnrad und das zentrale Zahnrad 40 im Durchmesser angepasst werden. An der vom Drehkopf 24 entfernt gelegenen Seite des Gehäuses 26 sind Kühlrippen 42 eingebracht. Die Kühlrippen 42 sind senkrecht zur Drehrichtung des Rotorkopfs 12 ausgerichtet.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Drehkopfes 24 ohne die Verzahnung 36. Der Vorsprung 34 weist über den gesamten Umfang gleichmäßig zueinander beabstandete Ausnehmungen 34a auf, die von an der Unterseite der Verzahnung 36 vorgesehenen Schrauben 36a, ersichtlich aus Fig. 1a, durchgriffen werden und in zugeordnete Gewindebohrungen in der Verzahnung 36 eingreifen. Die die Ausnehmungen 34a durchgreifenden Schrauben 36a legen die Verzahnung 36 an der Wandung 24a und im Drehkopf 24 fest und stellen insbesondere die Drehfestigkeit der Verzahnung gegenüber dem Drehkopf 24 sicher.
Innerhalb der Wandung 24a sind auf einer Bodenplatte 24b Wandungen 44 zur Festlegung eines in der Fig. 3 dargestellten Adapters 50 für Zentrifugiergut angebracht. Die Wandungen 44 bilden ein
Innenprofil, das an das Außenprofil des in der Fig. 3 dargestellten Adapters 50 angepasst ist, welcher eine kreuzförmige Grundfläche zweier übereinander liegenden, konzentrisch rechtwinklig zueinander gedrehten Rechtecke aufweist. Die Wandungen 44 sind zur besseren Stabilität teilweise miteinander verbunden. An vier Wandungen 44, von denen jeweils zwei paarweise einander gegenüberliegen, ist jeweils ein Außenprofil 44a so verrundet ausgebildet, dass es konzentrisch mit der Wandung 24a verläuft. In der Wandung 24a sind, benachbart zu ihrer Oberkante, vier gleichmäßig voneinander beabstandete Bohrungen 24c zur Verriegelung des Verschlussdeckels 30 eingebracht, der entsprechende Vorsprünge aufweist.
Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den zuvor erwähnten Adapter 50 für Zentrifugiergut. Der Adapter 50 weist auf dem Umfang der zuvor beschriebenen kreuzförmigen Grundfläche vertikal angeordnete, einstückig ausgebildete Außenwandungen 52 auf. Innerhalb Außenwandungen 52 sind fünf durch Trennwände 54 voneinander abgegrenzte rechteckige Ausnehmungen 56 vorgesehen, deren vertikale Erstreckung der vertikalen Erstreckung der Wandung 24a des Drehkopfs 24 entspricht. Die Ausnehmungen 56 dienen der Aufnahme von in den Figuren nicht dargestellten
Probenbehälteraufnahmen und sind an die Form der Probenbehälteraufnahmen angepasst. Benachbart zu den freien Oberkanten der Außenwandungen 52 des Adapters 50 ist lotrecht an den Außenwandungen 52 eine Auflagefläche 58 angeordnet, die im eingesetzten Zustand des Adapters 50 auf den freien Oberkanten der Wandungen 44 aufliegt. Die Auflagefläche 58 weist eine Außenkontur 60 auf, die im Wesentlichen konzentrisch mit der Wandung 24a des Drehkopfes 24 ist und in der vier über den Umfang gleichmäßig voneinander beabstandete Ausbuchtungen 62 vorgesehen sind. Die Ausbuchtungen 62 dienen einer besseren Handhabung beim Einsetzen und Herausnehmen des Adapters 50 in den bzw. aus dem Drehkopf 24.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht der den Drehkopf 24 und das Gehäuse 26 umfassenden Dreh- einheit 22 mit einem in das Gehäuse 26 integrierten Lagereinheit 70, welche konzentrisch von eine der Übersicht halber nicht dargestellten Antriebswelle durchgriffen wird.
Ausgehend vom Gehäuse 26 sind entlang der Rotationsachse R1 , R2 eine Spannmutter 72 zum Vorspannen der Lagereinheit 70, zwei einreihige Schrägkugellager 74a und 74b, eine zwischen den Schrägkugellagern 74a und 74b liegende äußere Scheibe 76 sowie eine innere Scheibe 78 und eine Abdeckscheibe 80 angeordnet. Alle vorgenannten Elemente der Lagereinheit 70 weisen konzentrische Bohrungen auf, die spielfrei durch die Lagerwelle 25 des Drehkopfs 24 durchgriffen werden.
Auf der Abdeckscheibe 80 sind benachbart zum Außenumfang in gleichmäßigen Abständen acht Ausnehmungen 82 vorgesehen. Auf der dem Drehkopf 24 zugeordneten Seite weist das Gehäuse 26 einen Flansch 84 auf, auf dem in gleichmäßigen Abständen acht Ausnehmungen 86 vorgesehen sind, die den Ausnehmungen 82 zugeordnet sind.
In Fig. 5a ist eine Ansicht der Dreheinheit 22 von unten dargestellt. In die Ausnehmungen 82 der Abdeckscheibe 80 greift jeweils eine Zylinderschraube 88 ein, welche dabei die zugeordnete
Ausnehmungen 86 des Flansches 84 durchgreift. Jeweils fünf Ausnehmungen 82a sowie fünf diesen zugeordnete Ausnehmungen 86a sind vorgesehen. Durch die Zylinderschrauben 88 sind das
Gehäuse 26 und die Abdeckscheibe 80 so verschraubt, dass sie gemeinsam mit der in Fig. 2 erkennbaren Lagerwelle 25 einen Lagerraum (64) begrenzen, der schmierstoffdicht nach außen gekapselt ist (siehe Fig. 5b)
Der paarweise Einbau von Schrägkugellagern sowie deren Vorspannung sind hinlänglich bekannt, so dass sich weitere Ausführungen erübrigen. Fig. 5b zeigt einen Querschnitt der in den Fig. 4 und 5a dargestellten montierten Dreheinheit 22 entlang eines in Fig. 5a eingezeichneten Schnittes C-C. Zwischen der Bodenplatte 24b und dem
Schrägkugellager 74b ist an der Wandung 26a ein Schmierstoffnachfüllventil mit einer Ventilleitung 92 vorgesehen, über das im Bedarfsfall Schmierstoff in den schmierstoffdicht nach außen gekapselten Lagerraum 64 nachfüllbar ist. Eine außerhalb des Gehäuses 26 an der Wandung 26a angeordnete Schmierstofffüllanzeige 90 dient dabei der Kontrolle des Schmierstofffüllstandes.
Bezugszeichenliste
Rotor
Rotorkopf
Zentrum
Wandung
a vertikaler Abschnitt
b schräg angestellter Abschnitt
Boden
Ausnehmungen
Ausnehmung
Aufnahmeröhre
Dreheinheit
Drehkopf
a äußere Wandung
b Bodenplatte
c Bohrungen
Lagerwelle
Gehäuse
a Wandung
Absatz
Verschlussdeckel
Verschlussknopf
Vorsprung
a Ausnehmung
Verzahnung
a Schrauben 0 zentrales Zahnrad
42 Kühlrippen
44 Wandungen
44a Außenprofil
50 Adapter
52 Außenwandungen
54 Trennwände
56 Ausnehmungen
58 Auflagefläche
60 Außenkontur
62 Ausbuchtungen
64 Lagerraum
70 Lagereinheit
72 Spannmutter
74a, b Schrägkugellager
76 äußere Scheibe
78 innere Scheibe
80 Abdeckscheibe
82 Ausnehmungen
82a Ausnehmungen
84 Flansch
86 Ausnehmungen
86a Ausnehmungen
88 Zylinderschrauben
90 Schmierstofffüllanzeige
92 Schmierstoffnachfüllventil
A Antriebsachse
R1 , R2 Rotationsachsen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Rotor (10) einer dualen Zentrifuge mit einem Rotorkopf (12) und einem weiteren
Drehmechanismus für zumindest eine in dem Rotorkopf (12) angeordnete Dreheinheit (22), die ein Lager (70) und einen mit dem Lager (70) verbundenen, in diesem drehbar gelagerten Drehkopf (24) umfasst, der relativ zum Rotorkopf (12) über den weiteren Drehmechanismus antreibbar ist, wobei eine Ausnehmung (16) für die Dreheinheit (22) vorgesehen ist, in welche diese eingebracht ist, und dadurch das Lager (70) relativ zum Rotorkopf (12) fest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinheit (22) ein Gehäuse (26) aufweist, in welches das Lager (70) eingebracht ist und in welches der Drehkopf (24) eingreift, und dass das Gehäuse (26) und der Drehkopf (24) mit Lager (70) eine Baueinheit bilden, wobei das Gehäuse (26) drehfest im Rotorkopf (12) und lösbar von diesem gelagert ist.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (16) durch einen Bereich des Rotorkopfes (12) hindurchverlaufen, die eingesetzte Dreheinheit (22) die Ausnehmung (16) durchgreift, und ein unterer Bereich des Gehäuses (26) der
Dreheinheit (22) freiliegend aus der Ausnehmung (16) herausragt.
3. Rotor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine rotationssymmetrische Grundform des Rotorkopfes (12), welche eine Umhüllende beschreibt, wobei der untere Bereich des Gehäuses (26) über die Umhüllende hervorsteht.
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Höhe des Gehäuses (26) über die Umhüllende hervorstehen.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bereich der Gehäuses (26) Kühlrippen (42) aufweist.
6. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinheit (22) durch einen lösbaren Schnellverschluss oder durch eine Schraubverbindung mit dem Rotorkopf (12) fest verbunden ist.
7. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) auf seiner den Kühlrippen (42) entfernt gelegenen Seite einen Flansch (84) aufweist, der an dem Rotorkopf (12) anliegt.
8. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16) und das Gehäuse (26) aneinander angepasst sind.
9. Rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform des
Gehäuses (26) und die Querschnittsform der Ausnehmung (16) eine Drehsicherung bilden, insbesondere durch eine Mehreckform oder eine zylindrische Form mit Vorsprüngen und zugeordneten Nuten.
10. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) und ein Gehäuseabschluss (80) mit zentrischer Bohrung für eine
Drehachse (25) des Drehkopfes (24) einen Lagerraum (64) mit Lagern (70) für die Drehachse (25) begrenzen.
11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerraum (64)
schmierstoffdicht nach außen gekapselt ist.
12. Rotor nach Anspruch 10 oder 11 , dass der Lagerraum (64) mit Schmierstoff gefüllt ist,
insbesondere Schmierfett, vorzugsweise SKF Wälzlagerfett LGBB2/0.4.
13. Rotor nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerraum (64) zu 50% der Höhe des Lagerraums (64) mit Schmierstoff gefüllt ist.
14. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmeableitung ein möglichst großer Teil der Oberfläche der Dreheinheit (22) mit dem Rotorkopf (12) in Kontakt steht.
Dreheinheit (22) für einen Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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