EP3485977A1 - Zentrifuge und ausschwingrotor - Google Patents

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EP3485977A1
EP3485977A1 EP18206065.7A EP18206065A EP3485977A1 EP 3485977 A1 EP3485977 A1 EP 3485977A1 EP 18206065 A EP18206065 A EP 18206065A EP 3485977 A1 EP3485977 A1 EP 3485977A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotor
centrifuge
swing
recesses
hanger
Prior art date
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EP18206065.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3485977B1 (de
Inventor
Steffen Kühnert
Heinz Gerhard KÖHN
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.)
Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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Publication date
Application filed by Eppendorf SE filed Critical Eppendorf SE
Publication of EP3485977A1 publication Critical patent/EP3485977A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3485977B1 publication Critical patent/EP3485977B1/de
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B04B2011/046—Loading, unloading, manipulating sample containers

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1 and a swinging bucket rotor according to the preamble of claim 9.
  • Centrifuge rotors are used in centrifuges, especially laboratory centrifuges, to separate the components of samples centrifuged therein, utilizing inertia. In the process, ever higher rotational speeds are used to achieve high separation rates.
  • Laboratory centrifuges are centrifuges whose rotors operate at preferably at least 3,000, preferably at least 10,000, in particular at least 15,000 revolutions per minute and are usually placed on tables. In order to be able to place them on a work table, they have, in particular, a form factor of less than 1 m ⁇ 1 m ⁇ 1 m, so their installation space is limited.
  • the device depth is at max. 70 cm limited.
  • centrifuges are used in the fields of medicine, pharmacy, biology and chemistry. Like.
  • samples are centrifuged at certain temperatures.
  • samples containing egg whites and the like may not be overheated so that the upper limit for tempering such samples is in the range of + 40 ° C by default.
  • certain samples are by default cooled to + 4 ° C (the anomaly of the water starts at 3.98 ° C).
  • predetermined maximum temperatures of, for example, about + 40 ° C and standard examination temperatures such as + 4 ° C and other standard examination temperatures are provided, such as at + 11 ° C to check at this temperature, whether the refrigeration system of the centrifuge runs controlled below room temperature .
  • predetermined maximum temperatures for example, about + 40 ° C and standard examination temperatures such as + 4 ° C and other standard examination temperatures are provided, such as at + 11 ° C to check at this temperature, whether the refrigeration system of the centrifuge runs controlled below room temperature .
  • Active cooling systems have a refrigerant circuit that houses the centrifuge container tempered, whereby indirectly the centrifuge rotor and the sample container received therein are cooled.
  • Passive systems are based on exhaust-assisted cooling or ventilation. This air is passed directly past the centrifuge rotor, whereby a temperature control takes place. The air is sucked through openings in the centrifuge bowl, wherein the suction takes place automatically by the rotation of the centrifuge rotor.
  • the samples to be centrifuged are stored in sample containers and these sample containers are rotationally driven by means of a centrifuge rotor.
  • the centrifuge rotors are usually rotated by means of a vertical drive shaft, which is driven by an electric motor in rotation.
  • the sample containers can contain the samples directly or in the sample containers own sample containers are used, which contain the sample, so that in a sample container, a plurality of samples can be centrifuged simultaneously.
  • Centrifugal rotors in the form of fixed-angle rotors and swing-bucket rotors are generally known.
  • Such fixed-angle rotors usually have a lower part and a lid, wherein in the closed state of the lid an inner space is formed between the lower part and the lid, in which the sample vessels can be arranged to centrifuge the samples in a suitable centrifuge.
  • hanger in which there is at least one hanger in the centrifuge rotor that can swing from a vertical position to a horizontal position depending on the speed of the centrifuge rotor.
  • the hanger is mounted swinging on a rotor body.
  • Such hangers are usually designed as centrifuge cups.
  • hanger in which the sample container itself with appropriate coupling means for coupling to the centrifuge rotor is provided and is held so swing out in the centrifuge rotor.
  • "hanger” is therefore understood to mean not only a receptacle for sample containers, but also a sample container which is swingably mounted. From such swinging bucket rotors, the present invention is based.
  • the swing-bucket rotor For connection to the centrifuge, the swing-bucket rotor is usually provided with a hub which can be coupled to the drive shaft of the centrifuge driven by the motor.
  • the hangers of the swing-bucket rotor usually have a lower part, which is closed by a lid.
  • the lid of the hanger is designed to be closed with the lower part normally.
  • hangers that have no lid.
  • an aerosol-tight seal between the lid and the lower part takes place.
  • the aerosol-tight seal allows the hanger to be easily transported and manipulated without the risk of contaminating the centrifuge or the environment.
  • the closure between the lid and lower part can be designed differently.
  • swing-bucket rotors A disadvantage of such swing-bucket rotors is that they occupy a relatively large space due to the swinging of the hanger occurring during swinging, so that the centrifuges used for centrifuging must be relatively large compared to fixed angle rotors.
  • the swinging bucket rotor with the same loading capacity, ie, the amount of sample to be taken up, should require less installation space.
  • the provided with the swing-bucket rotor centrifuge should be smaller dimensioned or can accommodate a larger amount of sample with the same dimensions.
  • the centrifuge according to the invention which is in particular a laboratory centrifuge, comprises a driven by drive means swinging bucket having one or more hangers, preferably cup, and a rotor hub for coupling with the drive means, wherein the hanger is swingably mounted between two rotor arms of a rotor body, and draws This is due to the fact that the rotor arms have recesses into which the hanger and / or sample containers stored therein at least partially immerse in the swung-out state.
  • the recesses are formed as grooves, in particular as flutes. Then they can be particularly easy to bring into the swing bucket rotor, for example in the context of a forming process in the generation of the rotor body.
  • the recesses are rounded. As a result, only a slightest possible recess for the immersion of the hanger is required.
  • the recesses extend over a length of the rotor arm, which is shorter than the distance between the rotor hub and Storage of the hanger. Then the stability of the swing-bucket rotor is guaranteed even in the border area.
  • the recesses extend over a height of the rotor arm, which is smaller than the height of the rotor arm at the location of the recess, wherein the recesses are limited in particular by upper and lower webs. Then the stability of the swing-bucket rotor is guaranteed even in the border area.
  • the connected recesses may have the cross-sectional shape of a diabolo having a central passageway.
  • rotor arms are formed at the location of the recess with a smaller cross-section than in areas without a recess. This reduces the inertial mass of the swing-bucket rotor, which reduces the energy required to start centrifuging.
  • the recesses cover an area of the rotor arms which, in relation to the radius of the swing-out rotor, corresponds to half the distance between the axis of rotation of the swing-out rotor and the suspension of the suspension. Then the swing-bucket rotor is particularly compact.
  • the swing-bucket rotor has at least three, preferably at least four, rotor arms for at least three, preferably at least four, suspended hangers.
  • rotor arms for at least three, preferably at least four, suspended hangers.
  • five or more rotor arms can be provided to swing a corresponding number of hangers in between so as to swing out.
  • the swing-bucket rotor according to the invention for a centrifuge, which can be driven by a drive means of the centrifuge, wherein the Swinging one or more hanger, preferably cup, and a rotor hub for coupling with the drive means, wherein the hanger is swingably mounted between two rotor arms of a rotor body, and characterized in that the rotor arms have recesses into which the hanger and / or therein immersed stored sample container in the swung state at least partially.
  • the swing-bucket rotor has at least one of the features according to the invention of the centrifuge according to the invention.
  • the centrifuge 10 is designed as a laboratory centrifuge, which has a housing 14 with a cover 16.
  • the swing-bucket rotor 12 is arranged on a drive shaft (not shown) of a centrifuge motor (not shown).
  • the swing-bucket rotor 12 has a rotor base body 20 with a hub 22 which is coupled via screws 23 to the drive shaft.
  • the rotor main body 20 has four rotor arms 24, which are each arranged offset in the circumferential direction 90 ° to each other on the hub 22.
  • the rotor arms 24 open into Armverzweigonne 26, at each of which two retaining pins 28 are arranged, wherein the oppositely disposed retaining pins 28, 28 'of two oppositely disposed Armverzweigonne 26, 26' are aligned so that they lie in a line and so a swing-arm Form a.
  • the hanger 30 are formed as a cup 32 provided with lids 34.
  • samples which are accommodated in sample containers or sample carriers and wherein the sample containers or sample carriers are optionally arranged in adapters (all not shown) can be arranged in order to centrifuge them with the aid of the centrifuge 10.
  • the hangers 30 have pin receivers 36 which have an upper stop 38 and two lateral guides 40. With the help of these pin holders 36, the hangers 30 can be arranged on the retaining pins 28.
  • the upper stops 38 are on the retaining pins 28 and the side guides 40 together with a reference to the retaining pins 28-shaped configuration of the pin receptacles 36 a pivot bearing 41 about the swing axis A, so that the hanger 30 to the swing axis A of the in Fig. 2 shown not swung position in the in Fig. 3 can swing out shown swung position.
  • the non-swung-out position in which the suspension longitudinal axis L extends parallel to the rotational axis D of the Ausschwingrotors 12, takes the hanger 30 during standstill of the swing-out 12 a.
  • the swung-out position in which the suspension longitudinal axis L extends perpendicular to the axis of rotation D of the Ausschwingrotors 12, takes the hanger 30 during a sufficient speed during operation of the Ausschwingrotors 12 a.
  • the rotor arms 24 have, starting from the hub 22, a slightly conically tapering cross-section, the thickness B being constant over the entire height H, except for the regions in which the recesses 42 are provided. There, the thickness B 'is significantly reduced, as is particularly good in Fig. 5 can be seen. These recesses 42 extend over a region which lies in half in relation to the radius of the Ausschwingrotors 12 between swing axis A and axis of rotation D.
  • the recesses 42 are fluted and rounded executed and in it, the lid 34 of the cup 32 can immerse in the swung state, as in Fig. 3 can be seen.
  • the swing-out axes A can be brought closer to the axis of rotation D with identical hangers 30.
  • the centrifuge container 18 and thus also the centrifuges 10 can be made much more compact, because the decoys now requires less space.
  • the dimensioning of both the centrifuge container 18 and the rotor base body 20 can be maintained and instead the hanger 30 can be enlarged, so that a larger amount of sample can be centrifuged.
  • the invention is not limited thereto.
  • the swing-bucket rotor 12 can also be designed so that only the cup 32 itself or cup 32 and lid 34 can dive together into the recess.
  • the hanger 52 does not have to dip itself into the recess 42, but it can also be provided that a sample container 54 arranged in the hanger 52, in which a sample 56 is located , immersed in this recess 42 when swinging, as Fig. 6 and the related detail view accordingly Fig. 7 can be removed. Even then, the space is made more compact.
  • centrifuge 10 and a swing-bucket rotor 12, 50 are provided, with which the space within the centrifuge 10 is much better usable.

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung werden eine Zentrifuge und ein Ausschwingrotor (12) bereitgestellt, wobei die Rotorarme (24) des Ausschwingrotors (12) Ausnehmungen (42) aufweisen, in die die Gehänge (30) des Ausschwingrotors (12) im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen. Dadurch können die Zentrifugenbehälter und damit auch die Zentrifugen wesentlich kompakter gestaltet werden, weil das Ausschwingen nun weniger Bauraum benötigt. Anstelle einer kompakteren Gestaltung der Zentrifugen kann die Dimensionierung sowohl der Zentrifugenbehälter als auch der Rotorgrundkörper (20) beibehalten und stattdessen die Gehänge (30) vergrößert werden, so dass eine größere Probenmenge zentrifugiert werden kann. Außerdem ist mit den Ausnehmungen (42) eine Reduktion der trägen Masse des Ausschwingrotors (12) verbunden, wodurch der Energieaufwand vor allem beim Anfahren der Zentrifuge deutlich verringert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Ausschwingrotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.
  • Zentrifugenrotoren werden in Zentrifugen, insbesondere Laborzentrifugen, dazu eingesetzt, um die Bestandteile von darin zentrifugierten Proben unter Ausnutzung der Massenträgheit zu trennen. Dabei werden zur Erzielung hoher Entmischungsraten immer höhere Rotationsgeschwindigkeiten eingesetzt. Laborzentrifugen sind dabei Zentrifugen, deren Rotoren bei vorzugsweise mindestens 3.000, bevorzugt mindestens 10.000, insbesondere mindestens 15.000 Umdrehungen pro Minute arbeiten und zumeist auf Tischen platziert werden. Um sie auf einem Arbeitstisch platzieren zu können, weisen sie insbesondere einen Formfaktor von weniger als 1 m x 1 m x 1 m auf, ihr Bauraum ist also beschränkt. Vorzugsweise ist dabei die Gerätetiefe auf max. 70 cm beschränkt.
  • Solche Zentrifugen werden auf Gebieten der Medizin, der Pharmazie, der Biologie und Chemie dgl. eingesetzt.
  • Zumeist ist vorgesehen, dass die Proben bei bestimmten Temperaturen zentrifugiert werden. Beispielsweise dürfen Proben, die Eiweiße und dgl. organische Substanzen enthalten, nicht überhitzt werden, so dass die Obergrenze für die Temperierung solcher Proben standardmäßig im Bereich von +40°C liegt. Andererseits werden bestimmte Proben standardmäßig im Bereich +4°C (die Anomalie des Wassers beginnt bei 3,98°C) gekühlt.
  • Neben solchen vorbestimmten Höchsttemperaturen von beispielsweise ca. +40°C und Standarduntersuchungstemperaturen wie beispielsweise +4°C sind auch weitere Standarduntersuchungstemperaturen vorgesehen, wie beispielsweise bei +11°C, um bei dieser Temperatur zu prüfen, ob die Kälteanlage der Zentrifuge unterhalb Raumtemperatur geregelt läuft. Andererseits ist es aus Arbeitsschutzgründen notwendig, ein Anfassen von Elementen zu verhindern, die eine Temperatur von größer gleich +60°C aufweisen.
  • Zur Temperierung können grundsätzlich aktive und passive Systeme verwendet werden. Aktive Kühlungssysteme besitzen einen Kältemittelkreislauf, der den Zentrifugenbehälter temperiert, wodurch indirekt der Zentrifugenrotor und die darin aufgenommenen Probenbehälter gekühlt werden.
  • Passive Systeme basieren auf einer abluftunterstützten Kühlung bzw. Belüftung. Diese Luft wird direkt an dem Zentrifugenrotor vorbei geführt, wodurch eine Temperierung erfolgt. Die Luft wird dabei durch Öffnungen in den Zentrifugenkessel gesaugt, wobei das Ansaugen selbständig durch die Drehung des Zentrifugenrotors erfolgt.
  • Die zu zentrifugierenden Proben werden in Probenbehältern gelagert und diese Probenbehälter mittels eines Zentrifugenrotors rotatorisch angetrieben. Dabei werden die Zentrifugenrotoren üblicherweise mittels einer senkrechten Antriebswelle, die von einem elektrischen Motor angetrieben wird, in Rotation versetzt. Es gibt verschiedene Zentrifugenrotoren, die je nach Anwendungszweck eingesetzt werden. Dabei können die Probenbehälter die Proben direkt enthalten oder in den Probenbehältern sind eigene Probenbehältnisse eingesetzt, die die Probe enthalten, so dass in einem Probenbehälter eine Vielzahl von Proben gleichzeitig zentrifugiert werden können.
  • Ganz allgemein sind Zentrifugenrotoren in Form von Festwinkelrotoren und Ausschwingrotoren bekannt.
  • Wenn die Probengefäße unter einem fest vorgegebenen Winkel in dem Zentrifugenrotor angeordnet sind, dann handelt es sich um einen sogenannten Festwinkelrotor. Solche Festwinkelrotoren weisen üblicherweise ein Unterteil und einen Deckel auf, wobei im geschlossenen Zustand des Deckels sich zwischen Unterteil und Deckel ein Innenraum ausbildet, in dem die Probengefäße angeordnet werden können, um die Proben in einer geeigneten Zentrifuge zu zentrifugieren.
  • Im Gegensatz dazu liegt ein Ausschwingrotor vor, wenn zumindest ein Gehänge in dem Zentrifugenrotor besteht, das in Abhängigkeit von der Drehzahl des Zentrifugenrotors von einer vertikalen Stellung in eine horizontale Stellung ausschwingen kann. Das Gehänge ist an einem Rotorgrundkörper ausschwingbar gelagert. Solche Gehänge sind üblicherweise als Zentrifugenbecher ausgebildet. Es sind allerdings auch Gehänge bekannt, bei denen der Probenbehälter selbst mit entsprechenden Kopplungsmittel zur Kopplung mit dem Zentrifugenrotor versehen ist und so ausschwingbar in dem Zentrifugenrotor gehalten wird. Unter "Gehänge" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher nicht nur eine Aufnahme für Probenbehälter, sondern auch ausschwingbar gelagerte Probenbehälter selbst verstanden.
    Von solchen Ausschwingrotoren geht die vorliegende Erfindung aus.
  • Zur Verbindung mit der Zentrifuge ist der Ausschwingrotor üblicherweise mit einer Nabe versehen, die mit der Motor getriebenen Antriebswelle der Zentrifuge koppelbar ist. Die Gehänge des Ausschwingrotors weisen üblicherweise ein Unterteil auf, das durch einen Deckel verschlossen wird. Der Deckel des Gehänges ist dabei mit dem Unterteil normalerweise verschließbar ausgebildet. Es sind allerdings auch Gehänge bekannt, die keinen Deckel aufweisen.
  • Üblicherweise erfolgt eine aerosoldichte Abdichtung zwischen dem Deckel und dem Unterteil. Durch die aerosoldichte Abdichtung können die Gehänge einfach transportiert und manipuliert werden, ohne dass Gefahr besteht, dass die Proben die Zentrifuge oder die Umgebung kontaminieren können.
  • Der Verschluss zwischen Deckel und Unterteil kann verschieden ausgebildet sein.
  • Nachteilig an solchen Ausschwingrotoren ist, dass diese aufgrund des beim Ausschwingen auftretenden Verschwenkens des Gehänges einen relativ großen Bauraum einnehmen, so dass die zum Zentrifugieren eingesetzten Zentrifugen relativ groß dimensioniert sein müssen im Vergleich zu Festwinkelrotoren.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Ausschwingrotor so zu gestalten, dass dieser Nachteil verringert wird. Insbesondere soll der Ausschwingrotor bei gleicher Beladbarkeit, also aufzunehmender Probenmenge) einen geringeren Bauraum benötigen. Vorzugsweise soll die mit dem Ausschwingrotor versehene Zentrifuge geringer dimensionierbar sein bzw. bei gleicher Dimensionierung eine größere Probenmenge aufnehmen können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit der erfindungsgemäßen Zentrifuge nach Anspruch 1 und dem erfindungsgemäßen Ausschwingrotor nach Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den Figuren angegeben.
  • Erfinderseits wurde erkannt, dass diese Aufgabe in überraschender Art und Weise dadurch besonders einfach gelöst werden kann, wenn in dem Ausschwingrotor Ausnehmungen vorgesehen sind, in die zumindest Teile des Gehänges und/oder darin gelagerte Probenbehälter eintauchen können, wenn das Gehänge ausschwingt. Dadurch ist der Ausschwingrotor wesentlich kompakter gestaltbar bei gleicher Beladbarkeit des Gehänges. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass Bereiche des Deckels, Bereiche des Unterteils oder sowohl Bereiche des Unterteils als auch des Deckels in die Ausnehmungen beim Ausschwingen eintauchen.
  • Die erfindungsgemäße Zentrifuge, die insbesondere eine Laborzentrifuge ist, umfasst einen durch Antriebsmittel angetriebenen Ausschwingrotor, der ein oder mehrere Gehänge, bevorzugt Becher, und eine Rotornabe zur Kopplung mit dem Antriebsmittel aufweist, wobei das Gehänge zwischen zwei Rotorarmen eines Rotorgrundkörpers ausschwingbar gelagert ist, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotorarme Ausnehmungen aufweisen, in die das Gehänge und/oder darin gelagerte Probenbehälter im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen als Auskehlungen, insbesondere als Kannelierungen ausgebildet sind. Dann lassen sie sich in den Ausschwingrotor besonders einfach einbringen, beispielsweise im Rahmen eines Umformprozesses bei der Erzeugung des Rotorgrundkörpers.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen abgerundet ausgebildet sind. Dadurch ist nur eine geringstmögliche Ausnehmung für das Eintauchen des Gehänges erforderlich.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen sich über eine Länge des Rotorarms erstrecken, die kürzer ist als der Abstand zwischen Rotornabe und Lagerung der Gehänge. Dann bleibt die Stabilität des Ausschwingrotors auch im Grenzbereich gewährleistet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen sich über eine Höhe des Rotorarms erstrecken, die geringer ist als die Höhe des Rotorarms an der Stelle der Ausnehmung, wobei die Ausnehmungen insbesondere durch obere und untere Stege begrenzt werden. Dann bleibt die Stabilität des Ausschwingrotors auch im Grenzbereich gewährleistet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwei auf unterschiedlichen Seiten eines Rotorarms angeordnete Ausnehmungen durch eine Durchbrechung verbunden sind. Beispielsweise können die verbundenen Ausnehmungen die Querschnittsform eines Diabolos mit einem zentralen Durchgang haben. Dadurch kann die Kompaktheit und Massereduktion des Ausschwingrotors noch weiter verbessert werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass Rotorarme an der Stelle der Ausnehmung mit einem geringeren Querschnitt ausgebildet ist als in Bereichen ohne Ausnehmung. Dadurch wird die träge Masse des Ausschwingrotors reduziert, was den Energiebedarf beim Starten des Zentrifugierens verringert.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen einen Bereich der Rotorarme überdecken, der in Bezug auf den Radius des Ausschwingrotors dem halben Abstand zwischen der Drehachse des Ausschwingrotors und der Lagerung des Gehänges entspricht. Dann ist der Ausschwingrotor besonders kompakt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ausschwingrotor mindestens drei, bevorzugt mindestens vier Rotorarme für mindestens drei, bevorzugt mindestens vier dazwischen gelagerte Gehänge aufweist. Es können natürlich auch fünf und mehr Rotorarme vorgesehen sein, um eine ebensolche Anzahl Gehänge dazwischen ausschwingbar zu lagern.
  • Unabhängiger Schutz wird beansprucht für den erfindungsgemäßen Ausschwingrotor für eine Zentrifuge, der durch ein Antriebsmittel der Zentrifuge antreibbar ist, wobei der Ausschwingrotor ein oder mehrere Gehänge, bevorzugt Becher, und eine Rotornabe zur Kopplung mit dem Antriebsmittel aufweist, wobei das Gehänge zwischen zwei Rotorarmen eines Rotorgrundkörpers ausschwingbar gelagert ist, und sich dadurch auszeichnet, dass die Rotorarme Ausnehmungen aufweisen, in die das Gehänge und/oder darin gelagerte Probenbehälter im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Ausschwingrotor zumindest eines der erfindungsgemäßen Merkmale der erfindungsgemäßen Zentrifuge auf.
  • Die Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren deutlich werden. Dabei zeigen rein schematisch:
    • Fig. 1
    die erfindungsgemäße Zentrifuge in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 2
    den erfindungsgemäßen Ausschwingrotor der erfindungsgemäßen Zentrifuge nach Fig. 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung in einer Draufsicht in einem nicht ausgeschwungenen Zustand der Gehänge,
    Fig. 3
    den erfindungsgemäßen Ausschwingrotor nach Fig. 2 in einer Schnittansicht in einem ausgeschwungenen Zustand der Gehänge,
    Fig. 4
    den Rotorgrundkörper des erfindungsgemäßen Ausschwingrotors nach Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 5
    den Rotorgrundkörper nach Fig. 4 in einer perspektivischen Schnittansicht,
    Fig. 6
    den erfindungsgemäßen Ausschwingrotor der erfindungsgemäßen Zentrifuge nach Fig. 1 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung in einer Schnittansicht in einem ausgeschwungenen Zustand der Gehänge und
    Fig. 7
    eine Detailansicht des Ausschwingrotors nach Fig. 6 auf die Ausnehmungen mit den darin eintauchenden Probenbehältern.
  • In den Fig. 1 bis 5 ist die erfindungsgemäße Zentrifuge 10 mit dem darin eingesetzten und entsprechend einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ausgeführten erfindungsgemäßen Ausschwingrotor 12 exemplarisch dargestellt.
  • Es ist zu erkennen, dass die Zentrifuge 10 als Laborzentrifuge ausgebildet ist, die ein Gehäuse 14 mit einem Deckel 16 aufweist. In dem Zentrifugenbehälter 18 der Zentrifuge 10 ist auf einer Antriebswelle (nicht gezeigt) eines Zentrifugenmotors (nicht gezeigt) der Ausschwingrotor 12 angeordnet.
  • Der Ausschwingrotor 12 weist einen Rotorgrundkörper 20 mit einer Nabe 22, die über Schrauben 23 mit der Antriebswelle gekoppelt ist auf. Der Rotorgrundkörper 20 besitzt vier Rotorarme 24, die jeweils in Umfangsrichtung 90° zueinander versetzt an der Nabe 22 angeordnet sind. Die Rotorarme 24 münden in Armverzweigungen 26, an denen jeweils zwei Haltestifte 28 angeordnet sind, wobei die gegenüberliegend angeordneten Haltestifte 28, 28' von zwei gegenüberliegend angeordneten Armverzweigungen 26, 26' so fluchtend ausgerichtet sind, dass sie in einer Linie liegen und so eine Ausschwingachse A bilden.
  • Die Gehänge 30 sind als Becher 32 mit Deckeln 34 versehen ausgebildet. In diesen Bechern 32 können Proben, die in Probenbehältern oder Probenträgern aufgenommen sind und wobei die Probenbehälter bzw. Probenträger ggf. in Adaptern angeordnet sind (alles nicht gezeigt), angeordnet werden, um sie mit Hilfe der Zentrifuge 10 zu zentrifugieren.
  • Die Gehänge 30 weisen Stiftaufnahmen 36 auf, die einen oberen Anschlag 38 und zwei seitliche Führungen 40 besitzen. Mit Hilfe dieser Stiftaufnahmen 36 können die Gehänge 30 auf den Haltestiften 28 angeordnet werden. Dabei liegen die oberen Anschläge 38 auf den Haltestiften 28 auf und die seitlichen Führungen 40 bilden zusammen mit einer in Bezug auf die Haltestifte 28 passförmigen Ausgestaltung der Stiftaufnahmen 36 ein Drehlager 41 um die Ausschwingachse A, so dass das Gehänge 30 um die Ausschwingachse A von der in Fig. 2 gezeigten nicht ausgeschwungenen Position in die in Fig. 3 gezeigte ausgeschwungene Position ausschwingen kann.
  • Die nicht ausgeschwungene Position, bei der sich die Gehängelängsachse L parallel zur Drehachse D des Ausschwingrotors 12 erstreckt, nimmt das Gehänge 30 während des Stillstands des Ausschwingrotors 12 ein. Die ausgeschwungene Position, bei der sich die Gehängelängsachse L senkrecht zur Drehachse D des Ausschwingrotors 12 erstreckt, nimmt das Gehänge 30 während einer ausreichenden Drehzahl im Betrieb des Ausschwingrotors 12 ein.
  • Die Rotorarme 24 weisen von der Nabe 22 ausgehend einen leicht konisch sich verjüngenden Querschnitt auf, wobei die Dicke B über die gesamte Höhe H konstant ist, bis auf die Bereiche, in denen die Ausnehmungen 42 vorgesehen sind. Dort ist die Dicke B' deutlich vermindert, wie besonders gut in Fig. 5 zu erkennen ist. Diese Ausnehmungen 42 erstrecken sich über einen Bereich, der in Bezug auf den Radius des Ausschwingrotors 12 hälftig zwischen Ausschwingachse A und Drehachse D liegt.
  • Die Ausnehmungen 42 sind kanneliert und abgerundet ausgeführt und in sie können die Deckel 34 der Becher 32 im ausgeschwungenen Zustand eintauchen, wie in Fig. 3 zu erkennen ist.
  • Dadurch, dass die Ausnehmungen 42 oben und unten von Stegen 44 begrenzt sind, bleibt trotz der Materialwegnahme eine hohe Steifigkeit und Stabilität auch bei hohen Drehzahlen des Ausschwingrotors 12 sichergestellt.
  • Durch diese besondere Ausgestaltung des Ausschwingrotors 12 mit Ausnehmungen 42, in die die Gehänge 30 eintauchen können, werden zahlreiche Vorteile erreicht.
  • Zum einen können die Ausschwingachsen A bei identischem Gehänge 30 näher an die Drehachse D herangeführt werden. Dadurch können die Zentrifugenbehälter 18 und damit auch die Zentrifugen 10 wesentlich kompakter gestaltet werden, weil das Ausschwingen nun weniger Bauraum benötigt.
  • Zum anderen können anstelle einer kompakteren Gestaltung der Zentrifugen 10 die Dimensionierung sowohl der Zentrifugenbehälter 18 als auch der Rotorgrundkörper 20 beibehalten werden und stattdessen die Gehänge 30 vergrößert werden, so dass eine größere Probenmenge zentrifugiert werden kann.
  • Außerdem ist mit den Ausnehmungen 42 eine Reduktion der trägen Masse des Ausschwingrotors 12 verbunden, wodurch der Energieaufwand vor allem beim Anfahren der Zentrifuge 10 deutlich verringert wird.
  • Auch wenn im beschrieben Ausführungsbeispiel der Deckel 34 des Gehänges 30 in die Ausnehmung 42 eintaucht, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Ausschwingrotor 12 kann auch so gestaltet werden, dass auch nur der Becher 32 selbst oder Becher 32 und Deckel 34 gemeinsam in die Ausnehmung eintauchen können.
  • In der zweiten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausschwingrotors 50 ist dagegen gezeigt, dass nicht das Gehänge 52 selbst in die Ausnehmung 42 eintauchen muss, sonders es kann auch vorgesehen sein, dass ein in dem Gehänge 52 angeordneter Probenbehälter 54, in dem sich eine Probe 56 befindet, in diese Ausnehmung 42 beim Ausschwingen eintaucht, wie Fig. 6 und der diesbezüglichen Detailansicht entsprechend Fig. 7 entnommen werden kann. Auch dann wird der Bauraum kompakter gestaltet.
  • Aus der vorstehenden Darstellung ist deutlich geworden, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Zentrifuge 10 und ein Ausschwingrotor 12, 50 bereitgestellt werden, mit denen der Bauraum innerhalb der Zentrifuge 10 deutlich besser nutzbar ist.
  • Soweit nichts anderes angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Dabei können gegenständliche Merkmale der Zentrifuge bzw. des Ausschwingrotors auch im Rahmen eines Verfahrens umformuliert zu Verfahrensmerkmalen Verwendung finden und Verfahrensmerkmale im Rahmen der Zentrifuge oder des Ausschwingrotors umformuliert zu Merkmalen der Zentrifuge bzw. des Ausschwingrotors. Ausdrücklich mit unter Schutz gestellt werden soll also auch ein Verfahren zum Zentrifugieren, das den erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor verwendet.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    erfindungsgemäße Zentrifuge
    12
    erste bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausschwingrotors
    14
    Gehäuse der Zentrifuge 10
    16
    Deckel der Zentrifuge 10
    18
    Zentrifugenbehälter der Zentrifuge 10
    20
    Rotorgrundkörper
    22
    Nabe
    23
    Schrauben zur Kopplung des Ausschwingrotors 12 mit der Antriebswelle der Zentrifuge 10
    24
    Rotorarme
    26, 26'
    Armverzweigungen
    28, 28'
    Haltestifte
    30
    Gehänge
    32
    Becher
    34
    Deckel
    36
    Stiftaufnahmen
    38
    oberer Anschlag der Stiftaufnahmen 36
    40
    seitliche Führungen der Stiftaufnahmen 36
    41
    Drehlager
    42
    Ausnehmungen
    44
    Stege zur oberen und unteren Begrenzung der Ausnehmungen 42
    50
    zweite bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausschwingrotors
    52
    Gehänge
    54
    Probenbehälter
    56
    Probe
    B
    Dicke der Rotorarme 24
    B'
    Dicke der Rotorarme 24 im Bereich der Ausnehmungen 42
    D
    Drehachse des Ausschwingrotors 12
    H
    Höhe der Rotorarme 24
    L
    Gehängelängsachse
    A
    Ausschwingachse

Claims (10)

  1. Zentrifuge (10), insbesondere Laborzentrifuge, mit einem durch Antriebsmittel angetriebenen Ausschwingrotor (12; 50), der ein oder mehrere Gehänge (30; 52), bevorzugt Becher (32), und eine Rotornabe (22) zur Kopplung (23) mit dem Antriebsmittel aufweist, wobei das Gehänge (30; 52) zwischen zwei Rotorarmen (24) eines Rotorgrundkörpers (20) ausschwingbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorarme (24) Ausnehmungen (42) aufweisen, in die das Gehänge (30) und/oder darin gelagerte Probenbehälter (54) im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen.
  2. Zentrifuge (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (42) als Auskehlungen, insbesondere als Kannelierungen ausgebildet sind und/oder dass die Ausnehmungen (42) abgerundet ausgebildet sind.
  3. Zentrifuge (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (42) sich über eine Länge des Rotorarms (24) erstrecken, die kürzer ist als der Abstand zwischen Rotornabe (22) und Lagerung (41) der Gehänge (30).
  4. Zentrifuge (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (42) sich über eine Höhe des Rotorarms (24) erstrecken, die geringer ist als die Höhe (H) des Rotorarms (24) an der Stelle der Ausnehmung (42), wobei die Ausnehmungen (42) insbesondere durch obere und untere Stege (44) begrenzt werden.
  5. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auf unterschiedlichen Seiten eines Rotorarms angeordnete Ausnehmungen durch eine Durchbrechung verbunden sind.
  6. Zentrifuge (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorarm (24) an der Stelle der Ausnehmung (42) mit einem geringeren Querschnitt ausgebildet ist als in Bereichen ohne Ausnehmung (42).
  7. Zentrifuge (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (42) einen Bereich der Rotorarme (24) überdecken, der in Bezug auf den Radius des Ausschwingrotors (12) dem halben Abstand zwischen der Drehachse (D) des Ausschwingrotors (12) und der Lagerung (41) des Gehänges (30; 52) entspricht.
  8. Zentrifuge (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschwingrotor (12) mindestens drei, bevorzugt mindestens vier Rotorarme (24) für mindestens drei, bevorzugt mindestens vier dazwischen gelagerte Gehänge (30) aufweist.
  9. Ausschwingrotor (12; 50) für eine Zentrifuge (10), die durch ein Antriebsmittel der Zentrifuge (10) antreibbar ist, wobei der Ausschwingrotor (12; 50) ein oder mehrere Gehänge (30; 52), bevorzugt Becher (32), und eine Rotornabe (22) zur Kopplung (23) mit dem Antriebsmittel aufweist, wobei das Gehänge (30; 52) zwischen zwei Rotorarmen (24) eines Rotorgrundkörpers (20) ausschwingbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorarme (24) Ausnehmungen (42) aufweisen, in die das Gehänge (30) und/oder darin gelagerte Probenbehälter (54) im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen.
  10. Ausschwingrotor (12; 52) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Merkmale zumindest eines der Ansprüche 2 bis 8.
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