EP3485977B1 - Zentrifuge und ausschwingrotor - Google Patents

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EP3485977B1
EP3485977B1 EP18206065.7A EP18206065A EP3485977B1 EP 3485977 B1 EP3485977 B1 EP 3485977B1 EP 18206065 A EP18206065 A EP 18206065A EP 3485977 B1 EP3485977 B1 EP 3485977B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
swing
centrifuge
recesses
axis
Prior art date
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Active
Application number
EP18206065.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3485977A1 (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
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 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
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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 swing-bucket rotor according to the preamble of claim 8.
  • Centrifuge rotors are used in centrifuges, in particular laboratory centrifuges, in order to separate the components of samples centrifuged therein using mass inertia. Increasingly higher rotation speeds are used to achieve higher segregation rates.
  • Laboratory centrifuges are centrifuges whose rotors work at preferably at least 3,000, preferably at least 10,000, in particular at least 15,000 revolutions per minute and are mostly 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 preferably limited to a maximum of 70 cm.
  • centrifuges are used in the fields of medicine, pharmacy, biology and chemistry and the like.
  • samples are centrifuged at certain temperatures.
  • samples that contain proteins and similar organic substances must not be overheated, so that the upper temperature limit for such samples is usually around +40°C.
  • certain samples are cooled by default in the +4°C range (water anomaly starts at 3.98°C).
  • Active and passive systems can be used for temperature control.
  • Active cooling systems have a refrigerant circuit that covers the centrifuge container tempered, which indirectly cools the centrifuge rotor and the sample containers contained therein.
  • Passive systems are based on exhaust air-supported cooling or ventilation. This air is routed directly past the centrifuge rotor, which results in temperature control. The air is sucked into the centrifuge chamber through openings, whereby the suction takes place automatically through the rotation of the centrifuge rotor.
  • the samples to be centrifuged are stored in sample containers and these sample containers are driven in rotation by means of a centrifuge rotor.
  • the centrifuge rotors are usually set in rotation by means of a vertical drive shaft that is driven by an electric motor. There are different centrifuge rotors that are used depending on the application.
  • the sample containers can contain the samples directly, or separate sample containers containing the sample are inserted into the sample containers, so that a large number of samples can be centrifuged simultaneously in one sample container.
  • centrifuge rotors are known in the form of fixed-angle rotors and swing-bucket rotors.
  • Such fixed-angle rotors usually have a lower part and a cover, with the closed state of the cover forming an interior space between the lower part and the cover, in which the sample vessels can be arranged in order to centrifuge the samples in a suitable centrifuge.
  • a swing-out rotor is present if there is at least one hanger in the centrifuge rotor which can swing out from a vertical position to a horizontal position depending on the rotational speed of the centrifuge rotor.
  • the hanger is mounted on a rotor body so that it can swing out.
  • Such hangers are usually designed as centrifuge buckets.
  • hangers are also known in which the sample container itself is provided with appropriate coupling means for coupling to the centrifuge rotor and is thus held in the centrifuge rotor so that it can swing out.
  • sample is therefore understood not only as a holder for sample containers, but also as sample containers that are mounted such that they can swing out.
  • the present invention is based on such swing-bucket rotors.
  • 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 motor-driven drive shaft of the centrifuge.
  • the hangers of the swing-bucket rotor usually have a lower part that is closed by a cover.
  • the lid of the hanger is designed so that it can normally be closed with the lower part.
  • hangers are also known which do not have a cover.
  • aerosol-tight seal between the cover and the base.
  • the aerosol-tight seal allows the carriers to be easily transported and manipulated without the risk of the samples contaminating the centrifuge or the environment.
  • the closure between the lid and the base can be designed in different ways.
  • swing-bucket rotors take up a relatively large amount of space due to the pivoting of the hanger that occurs during swing-out, so that the centrifuges used for centrifuging must be dimensioned relatively large compared to fixed-angle rotors.
  • the U.S. 3,028,075 A describes a centrifuge with a swing-bucket rotor having six trunnion rings. These trunnion rings are mounted on bolts, allowing them to oscillate in a radial plane. Within the trunnion ring there are sample holders, which are mounted horizontally pivotable relative to the trunnion ring via bolts, the pivotability taking place here in a tangential plane. There are also recesses for the bearing journal rings.
  • the DE 10 2006 027 680 A1 shows a swing-out rotor with a swing-out container, which has stops for maximum deflection positions opposite the arms of the centrifuge rotor.
  • the swing-out container has a horizontal stop edge and a inclined running stop edge on and on the rotor arms are corresponding stop edges.
  • the U.S. 3,377,021 A shows a swing-bucket rotor that has receptacles for sample containers to be suspended. These sample containers have a receiving area for samples that can be closed with a lid.
  • the U.S. 4,435,168 A shows a centrifuge rotor with swing-out containers, which are rotatably mounted between rotor arms about pivots.
  • the rotor arms have a continuous slot that ends in a recess. Bearing pieces are inserted into this recess, with the two webs of the rotor arm being able to be bent up slightly by means of the slot in order to be able to insert and clamp the bearing pieces.
  • the object of the present invention to design the swing-bucket rotor in such a way that this disadvantage is reduced.
  • the swing-bucket rotor should require less installation space with the same load capacity (ie sample quantity to be taken up).
  • the centrifuge provided with the swing-bucket rotor should preferably be able to have smaller dimensions or, with the same dimensions, be able to take up a larger sample quantity.
  • the inventors recognized that this task can be solved in a surprising manner in a particularly simple manner if recesses are provided in the swing-bucket rotor, into which at least parts of the hanger and/or sample containers mounted therein can dip when the hanger swings out.
  • the swing-bucket rotor can be designed much more compactly with the same loading capacity of the hanger.
  • areas of the cover, areas of the lower part or areas of both the lower part and the cover dip into the recesses when swinging out.
  • the centrifuge according to the invention which is in particular a laboratory centrifuge, comprises a swing-bucket rotor driven by drive means, which has one or more hangers, preferably buckets, and a rotor hub for coupling to the drive means, with the hanger being mounted so that it can swing out between two rotor arms of a rotor base body, and is characterized characterized in that the rotor arms have recesses into which the hanger and/or the sample containers mounted therein dip at least partially in the swung-out state.
  • the recesses are formed as grooves, in particular as fluting. They can then be introduced into the swing-bucket rotor in a particularly simple manner, for example as part of a forming process when producing the basic rotor body.
  • the recesses are rounded. As a result, only the smallest possible recess is required for immersing the hanger.
  • the recesses extend over a length of the rotor arm that is shorter than the distance between the rotor hub and the mounting of the hangers. Then the stability of the swing-bucket rotor is guaranteed even in the limit range.
  • the recesses extend over a height of the rotor arm which is less than the height of the rotor arm at the location of the recess, the recesses being delimited in particular by upper and lower webs. Then the stability of the swing-bucket rotor is guaranteed even in the limit range.
  • two recesses arranged on different sides of a rotor arm are connected by an opening.
  • the connected cavities may have the cross-sectional shape of a diabolos with a central passage.
  • the rotor arms are designed with a smaller cross-section at the location of the recess than in areas without a recess. This reduces the inertial mass of the swing-bucket rotor, which reduces the energy requirement when starting centrifugation.
  • the recesses cover a region 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 bearing of the hanger. 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 hangers mounted between them.
  • rotor arms for at least three, preferably at least four hangers mounted between them.
  • five or more rotor arms can also be provided in order to store an equal number of hangers in between so that they can swing out.
  • the swing-bucket rotor according to the invention for a centrifuge, which can be driven by a drive means of the centrifuge, the swing-bucket rotor having one or more hangers, preferably cups, and a rotor hub for coupling to the drive means, the hanger between two rotor arms of a rotor base body is mounted such that it can swing out, and is characterized in that the rotor arms have recesses into which the hanger and/or the sample container mounted therein at least partially immerse in the swing-out state.
  • the swing-bucket rotor has at least one of the features 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 in the centrifuge container 18 of the centrifuge 10 on a drive shaft (not shown) of a centrifuge motor (not shown).
  • the swing-bucket rotor 12 has a basic rotor body 20 with a hub 22 which is coupled to the drive shaft via screws 23 .
  • the basic rotor body 20 has four rotor arms 24, which are each offset from one another in the circumferential direction by 90° on the hub 22.
  • the rotor arms 24 open into arm branches 26, on each of which two retaining pins 28 are arranged, the oppositely arranged retaining pins 28, 28' of two oppositely arranged arm branches 26, 26' being aligned in such a way that they lie in one line and thus form a swing-out axis form A.
  • the hangers 30 are designed as cups 32 with lids 34 .
  • samples that are included in sample containers or sample carriers and where the sample containers or sample carriers are optionally arranged in adapters (all not shown), are arranged in order to centrifuge them using the centrifuge 10 .
  • the hangers 30 have pin receptacles 36 which have an upper stop 38 and two lateral guides 40 .
  • the hangers 30 can be arranged on the retaining pins 28 with the aid of these pin receptacles 36 .
  • the upper stops 38 rest on the retaining pins 28 and the lateral guides 40, together with a design of the pin receptacles 36 that fits in relation to the retaining pins 28, form a pivot bearing 41 about the swing-out axis A, so that the hanger 30 about the swing-out axis A from the in 2 non-swing position shown in the in 3 swing out position shown.
  • the non-swinged-out position in which the longitudinal axis L of the hanger extends parallel to the axis of rotation D of the swing-out rotor 12, is assumed by the hanger 30 while the swing-out rotor 12 is at a standstill.
  • the swing-out position in which the longitudinal axis L of the hanger extends perpendicularly to the axis of rotation D of the swing-bucket rotor 12, is assumed by the hanger 30 while the swing-bucket rotor 12 is operating at a sufficient speed.
  • the rotor arms 24 have a slightly conically tapering cross section, the thickness B being constant over the entire height H, except for the areas in which the recesses 42 are provided. There, the thickness B' is significantly reduced, as is particularly evident in figure 5 can be seen. These recesses 42 extend over an area that lies halfway between the swing-out axis A and the axis of rotation D in relation to the radius of the swing-out rotor 12 .
  • the recesses 42 are fluted and rounded and the lids 34 of the cups 32 can dip into them when swung out, as in FIG 3 can be seen.
  • the swing-out axes A can be brought closer to the axis of rotation D with an identical hanger 30 .
  • the centrifuge containers 18 and thus also the centrifuges 10 can be made much more compact because swinging out now requires less installation space.
  • both the centrifuge container 18 and the basic rotor body 20 can be retained and instead the hangers 30 can be enlarged so that a larger sample quantity can be centrifuged.
  • the swing-bucket rotor 12 can also be designed in such a way that only the cup 32 itself or the cup 32 and cover 34 together can enter the recess.
  • the hanger 52 itself does not have to dip 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 during swing, as 6 and according to the relevant detailed view 7 can be removed. The installation space is then also made more compact.
  • the present invention provides a centrifuge 10 and a swing-bucket rotor 12, 50 with which the installation space within the centrifuge 10 can be used much better.

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Ausschwingrotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 8.
  • 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 × 1 m × 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 ausbiIdet, 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.
  • Die US 3 028 075 A beschreibt eine Zentrifuge mit einem Ausschwingrotor, der sechs Lagerzapfenringe aufweist. Diese Lagerzapfenringe sind über Bolzen gelagert, wodurch sie in einer radialen Ebene pendeln können. Innerhalb der Lagerzapfenringe befinden sich Probenaufnahmen, die gegenüber dem Lagerzapfenring über Bolzen horizontal verschwenkbar gelagert sind, wobei hier die Verschwenkbarkeit in einer tangentialen Ebene erfolgt. Außerdem bestehen Ausnehmungen für die Lagerzapfenringe.
  • Die DE 10 2006 027 680 A1 zeigt einen Ausschwingrotor mit einem Ausschwingbehälter, der gegenüber den Armen des Zentrifugenrotors Anschläge für maximale Ausschlagpositionen aufweist. Dazu weist der Ausschwingbehälter eine horizontale Anschlagkante und eine geneigt verlaufende Anschlagkante auf und an den Rotorarmen befinden sich korrespondierende Anschlagkanten.
  • Die US 3 377 021 A zeigt einen Ausschwingrotor, der Aufnahmen für einzuhängende Probenbehälter aufweist. Diese Probenbehälter besitzen einen Aufnahmebereich für Proben, der mit einem Deckel verschlossen werden kann.
  • Die US 4 435 168 A zeigt einen Zentrifugenrotor mit Ausschwingbehältern, die zwischen Rotorarmen um Zapfen drehbar gelagert sind. Die Rotorarme weisen einen durchgehenden Schlitz auf, der in einer Ausnehmung mündet. In diese Ausnehmung sind Lagerstücke eingesetzt, wobei mittels des Schlitzes die beiden Stege des Rotorarms etwas aufgebogen werden können, um die Lagerstücken einsetzen und festspannen zu können.
  • 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 8. 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.
  • Erfindungsgemäß 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.
    • 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 (9)

  1. Zentrifuge (10), insbesondere Laborzentrifuge, mit einem durch Antriebsmittel angetriebenen Ausschwingrotor (12; 50), der eine Drehachse (D) besitzt und ein oder mehrere Gehänge (30; 52), bevorzugt Becher (32), die eine Gehängelängsachse (L) aufweisen, 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, wobei ein ausgeschwungener Zustand besteht, bei dem sich die Gehängelängsachse (L) senkrecht zur Drehachse (D) des Ausschwingrotors (12) erstreckt, wobei die Rotorarme (24) Ausnehmungen (42) aufweisen, in die das Gehänge (30) und/oder darin gelagerte Probenbehälter (54) im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen, 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.
  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 der Ausschwingrotor (12) mindestens drei, bevorzugt mindestens vier Rotorarme (24) für mindestens drei, bevorzugt mindestens vier dazwischen gelagerte Gehänge (30) aufweist.
  8. Ausschwingrotor (12; 50) für eine Zentrifuge (10), die durch ein Antriebsmittel der Zentrifuge (10) antreibbar ist, wobei der Ausschwingrotor (12; 50) eine Drehachse (D) besitzt und 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, wobei ein ausgeschwungener Zustand besteht, bei dem sich die Gehängelängsachse (L) senkrecht zur Drehachse (D) des Ausschwingrotors (12) erstreckt, wobei die Rotorarme (24) Ausnehmungen (42) aufweisen, in die das Gehänge (30) und/oder darin gelagerte Probenbehälter (54) im ausgeschwungenen Zustand zumindest bereichsweise eintauchen, 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.
  9. Ausschwingrotor (12; 52) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die den Ausschwingrotor betreffenden Merkmale zumindest eines der Ansprüche 2 bis 7.
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