EP4058200B1

EP4058200B1 - Zentrifuge zur automatischen beladung

Info

Publication number: EP4058200B1
Application number: EP20796704.3A
Authority: EP
Inventors: Matthias Hornek; Rainer Prilla; Klaus-Guenter Eberle
Original assignee: Andreas Hettich GmbH and Co KG
Current assignee: Andreas Hettich GmbH and Co KG
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2023-09-06
Anticipated expiration: 2040-10-09
Also published as: DE102019130524A1; JP2023500447A; PL4058200T3; EP4058200A1; WO2021094038A1; US20220401967A1; KR20220092987A; CN114728296A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zur automatischen Beladung gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
In automatisierten Systemen werden Zentrifugen mit selbsttätig öffnenden und schließenden Beladungsöffnungen eingesetzt. Dadurch wird ein automatisiertes Be- und Entladen durch Roboter ermöglicht. Insbesondere bei Anwendungen, bei welchen Mikroplatten als Träger eingesetzt werden, ist eine horizontale bzw. seitliche Zuführung gängig, da sogenannte Scara Roboter nur in horizontaler Richtung arbeiten.
Eine gattungsgemäße Zentrifuge zur automatischen Beladung ist aus der DE 10 2013 104 141 A1 bekannt. Diese Zentrifuge umfasst eine um eine Rotorachse drehbar gelagerte und angetriebene Antriebswelle. Auf der Antriebswelle ist ein Rotor drehfest und lösbar mit der Antriebswelle gekuppelt angeordnet, der Aufnahmen für Behältnisse für zu zentrifugierende Medien aufweist. Zudem umfasst die Zentrifuge ein Gehäuse mit die Zentrifuge begrenzenden seitlichen Außenwänden und einer Decke. Eine Außenwand weist eine zur Seite gerichtete Seitenöffnung zum bedarfsweisen Beladen des Rotors auf. Weiterhin ist ein Sicherheitskessel im Gehäuse vorgesehen, in den die Antriebswelle konzentrisch hineinragt. Der Sicherheitskessel umgibt den Rotor im Hinblick auf die Rotorachse entlang dieser vollständig. Der Sicherheitskessel wird von einer Schutzwand umgeben, welche an die Form der benachbarten Außenwand des Gehäuses angepasst ist und im Bereich der Seitenöffnung diese in einer Schließposition abschließt. Hierbei sind der Sicherheitskessel und die den Sicherheitskessel umgebende Schutzwand miteinander fest verbunden und bilden eine in dem Gehäuse angeordnete Sicherheitseinheit. Die Sicherheitseinheit wirkt mit einem Verstellmechanismus zusammen, durch welche die Sicherheitseinheit relativ zum Gehäuse so bewegbar ist, dass die Schutzwand die Seitenöffnung der Außenwand des Gehäuses öffnet und verschließt. Die Schutzwand ist somit aus einer Schließposition in eine Öffnungsposition und vice versa bewegbar.
Zunehmend kommen nun auch andere Robotersysteme zur Anwendung, welche größere Öffnungsquerschnitte oder auch eine Beladung in vertikaler Richtung erfordern, die Zentrifuge aber trotzdem die Eigenschaft aufweisen muss, den Rotorraum vollständig sicher zu umgeben, sodass bei einem Crash die von dem beschädigten Rotor bewegten Teile durch die Sicherheitseinheit komplett im Inneren der Zentrifuge zurückgehalten werden.
Aus der WO 2013/003692 A1 ist eine Zentrifuge mit einer Seitenöffnung und einer Deckenöffnung bekannt, welche zusammen die Beladungsöffnung bilden. Die Beladungsöffnung ist jedoch lediglich durch eine von einem Drehmechanismus bewegbare Luke drehbar verschließbar. Die Luke weist dabei zumindest die Form der Beladungsöffnung auf und schließt sich an eine Decke des Gehäuses und eine Seitenwandung des Sicherheitskessels um die Wandungsdicke der Decke und der Seitenwandung versetzt an. Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass neben dem Gehäuse keine Schutzwand den Sicherheitskessel umgibt und die Luke hinsichtlich ihrer Funktion unflexibel gestaltet ist. Nachteilig ist ebenso, dass der Sicherheitskessel am Umfang, das heißt im Bereich der höchsten Belastungen im Crashfall, wo die zerbrochenen Rotorteile einschlagen, eine Lukenöffnung aufweist, welche die Stabilität des Sicherheitskessels signifikant herabsetzt. Der notwendige Sicherheitsstandard kann hierdurch nicht erreicht werden. Die Zentrifuge ist nur für geringe Drehgeschwindigkeiten des Rotors ausgelegt. Weiterhin hat diese Öffnung den Nachteil, dass im Spalt zwischen Luke und Sicherheitskessel Luftverwirbelungen auftreten, die zu einem erhöhten Lautstärkepegel während des Betriebs führen.
Aus der US 9 446 417 B2 ist eine weitere Zentrifuge zum Beladen mit einer Seitenöffnung bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile ein flexibles Öffnen der Beladungsöffnung gewährleistet wird, insbesondere bei Zentrifugen mit hohen Drehgeschwindigkeiten. Dabei soll eine hohe Stabilität und ein hoher Sicherheitsstandard für die Zentrifuge gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Vorsehen einer Deckenöffnung neben einer Seitenöffnung in Verbindung mit einem zweigeteilten, wandungsförmigen Schließelement zum Schließen der Beladungsöffnung die Möglichkeiten der Konstruktion von sicheren Zentrifugen vergrößert werden, insbesondere im Bereich der Schwachstelle der Zentrifuge, nämlich der Beladungsöffnung.
Nach der Erfindung erstreckt sich daher die Seitenöffnung bis zur Decke. Daran anschließend ist eine Deckenöffnung in der Decke vorgesehen, so dass sich eine aus Seitenöffnung und Deckenöffnung gebildete Beladeöffnung ergibt, wobei die Deckenöffnung über eine weitere Schließwand mittels eines zweiten Verstellmechanismus geöffnet und geschlossen werden kann. Nunmehr können auch Roboter verwendet werden, welche eine größere Beladungsöffnung und insbesondere auch Raum nach schräg oben für den Be- und Entladevorgang benötigen, ohne dass die Sicherheit der Zentrifuge beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Verschließmechanismus miteinander gekoppelt, so dass die Öffnungsbewegung und die Schließbewegung der Schutzwand und der Schließwand aufeinander abgestimmt sind.
Die Kopplung kann hierbei elektrisch oder mechanisch erfolgen. Bei einer mechanischen Kopplung sind der erste und zweite Verstellmechanismus so miteinander gekoppelt, dass bei der Öffnungsbewegung die Schutzwand zuerst öffnet und zeitversetzt hierzu die Schließwand und bei der Schließbewegung die Schließwand zuerst schließt und zeitversetzt hierzu die Schutzwand. Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Erhöhung der Stabilität im Bereich der Beladungsöffnung in der Schließposition ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist dabei die Schließwand translatorisch verfahrbar gelagert, insbesondere im rechten Winkel zur Rotorachse. Dies hat den Vorteil, dass der Platzbedarf für die Bewegung der Schließwand gering bleibt.
Zur Erhöhung der Stabilität der Schließwand ist diese so ausgebildet, dass diese sich in der Schließposition in die Seitenöffnung hinein erstreckt, insbesondere dadurch mit der Schutzwand eine Ebene auf der Außenseite bildet.
Die Stabilität und die Sicherheit in der Schließposition im Bereich der Beladungsöffnung wird auch dadurch erhöht, dass in der Schließposition die Schließwand und die Schutzwand sich bereichsweise überlappen und hierfür die Schutzwand einen Absatz aufweist, in den die Schließwand bereichsweise eingreift.
Um eine Kühlung während des Betriebs zu gewährleisten, sind eine Luftansaugöffnung in der Schließwand und eine Luftansaugöffnung in der Decke des Gehäuses vorgesehen, wobei diese in der Schließposition zueinander ausgerichtet sind. Die Luft tritt somit während des Betriebs zunächst durch die Luftansaugöffnung in der Decke des Gehäuses über die Luftansaugöffnung in der Schließwand in den Rotorraum hinein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Feder vorgesehen, welche auf die Schließwand in Richtung Schließstellung wirkt, so dass die Schließwand gegen die Federkraft der Feder geöffnet wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Schließstellung während des Betriebs durch die Schließwand immer beibehalten und ein unbeabsichtigtes Öffnen der Beladungsöffnung vermieden wird.
Vorzugsweise ist die Schließwand aus Blech gebildet. Hierdurch wird eine kompakte und preisgünstige Konstruktion ermöglicht, welche aber auch genug verformbar ist, um im Schadensfall die Energie der einschlagenden Teile zu absorbieren. Dabei kann auch der Sicherheitskessel aus einem tiefgezogenen Blechteil hergestellt sein, welches die kinetische Energie weggeschleuderter Teile in Verformungsenergie wandelt.
Die Schutzwand kann Teil eines den Sicherheitskessel umgebenden Schutzgehäuses sein. Hierdurch wird eine kleinbauende Konstruktion der Zentrifuge ermöglicht und die Sicherheit weiter erhöht.
Von großem Vorteil bezüglich der Sicherheit im Crashfall ist, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Schutzgehäuse in horizontaler Richtung über seine Höhe vollständig geschlossen ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind am Umfang keine Öffnungen oder Aussparungen für das Be- und Entladen vorgesehen. Somit ist der am höchsten beanspruchte Bereich einer Zentrifuge im Crashfall, also dort, wo die Bruchstücke eines gebrochenen Rotors einschlagen, nicht durch eine Lukenöffnung geschwächt.
Vorzugsweise ist dabei das Schutzgehäuse aus Blech gebildet, welches gute energieabsorbierende Eigenschaften für den Crashfall aufweist. Die kinetische Energie wird auf einfache Weise in Verformungsenergie überführt. Alternativ oder zudem kann auch der Sicherheitskessel aus Blech gebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sicherheitskessel rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei kann der Sicherheitskessel in radialer Richtung über seine Höhe geschlossen ausgebildet sein. Hierdurch weist der Sicherheitskessel eine hohe Festigkeit auf, welche nicht durch Aussparungen oder Öffnungen beeinträchtigt ist.
Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, ist die Schließwand so dimensioniert, dass in der Schließposition die Schließwand den Sicherheitskessel vollständig abdeckt und/oder die Schließwand das Schutzgehäuse vollständig abdeckt. Dann sind nach oben sowohl die Schließwand als auch die Decke des Gehäuses vorgesehen, welche den Rotorinnenraum abschirmen und im Schadensfall als Energieabsorber für die vom Rotor aus fliegenden Teile dienen.
In der Schließposition liegt oder liegen der Sicherheitskessel und/oder das Schutzgehäuse dichtend an der Schließwand an. Die Strömung im Rotorraum wird daher nicht durch mögliche Leckage beeinträchtigt.
Vorzugsweise weisen bzw. weist dafür der Sicherheitskessel und/oder das Schutzgehäuse an ihrer der Schließwand in der Schließposition zugewandten Seite eine Dichtung auf.
Eine Erhöhung der Sicherheit kann auch dadurch erreicht werden, dass die Schließwand jeweils seitlich sich nach unten erstreckende Tragwände aufweist, welche mit dem zweiten Verstellmechanismus gekoppelt sind. Die Tragwände sind dabei vorzugsweise einstückig und materialeinheitlich mit der Schließwand ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der erste Verstellmechanismus zumindest eine Schubstange auf, welche seitlich an der Sicherheitseinheit gelenkig angreift und mit einem angetriebenen horizontal verschiebbaren Schlitten am Boden der Zentrifuge gelenkig gekoppelt ist. Hierdurch wird erreicht, dass die für den Verstellmechanismus erforderliche Masse bodennah angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der zweite Verstellmechanismus zumindest einen Mitnehmer im Bereich des Schlittens auf, welcher wirksam koppelt, wenn der Schlitten einen vorbestimmten Weg verfahren ist. Vor allem ist dabei der vorbestimmte Weg von der Höhe des Teils der Schließwand abhängig, der in der Schließposition in die Seitenöffnung ragt.
Der Sicherheitskessel kann eine zentrische Ausnehmung aufweisen, welche die Öffnungs- und Schließbewegung relativ zur Antriebswelle ermöglicht. Dabei kann eine die Antriebswelle umgebende, in der Schließstellung die zentrische Ausnehmung abdeckende Sicherheitsabdeckung vorgesehen sein, welche zusammen mit dem Sicherheitskessel und der Schließwand einen Rotorraum mit dem Rotor, bis auf den Durchgriff der Antriebswelle, vollständig begrenzt.
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. 1: perspektivische Ansicht auf eine Zentrifuge nach der Erfindung von schräg oben vorne mit einer fast geöffneten Beladungsöffnung;
Fig. 2: perspektivische Ansicht auf die Zentrifuge von Fig. 1 mit einer geschlossenen Beladungsöffnung;
Fig. 3: eine Längsschnittansicht durch die Zentrifuge von Fig. 1 mit einer geschlossenen Beladungsöffnung;
Fig. 4: eine Längsschnittansicht durch die Zentrifuge von Fig. 1 mit einer geöffneten Beladungsöffnung;
Fig. 5: eine Seitenansicht auf die Zentrifuge von Fig. 1 ohne Gehäuse, Antrieb und Rotor in der Schließstellung der Sicherheitseinheit und der Schließwand;
Fig. 6: eine Seitenansicht von Fig. 5 einer ersten Zwischenposition bei der Bewegung der Sicherheitseinheit und der Schließwand aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung;
Fig. 7: eine Seitenansicht von Fig. 6 in einer zweiten Zwischenposition bei der Bewegung der Sicherheitseinheit und der Schließwand aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung;
Fig. 8: eine Seitenansicht von Fig. 7 in der Öffnungsstellung der Sicherheitseinheit und der Schließwand;
Fig. 9: eine perspektivische Ansicht auf einen Schlitten des ersten und zweiten Verstellmechanismus in der Schließstellung;
Fig. 10: eine perspektivische Ansicht von Fig. 9 einer ersten Zwischenposition bei der Bewegung der Sicherheitseinheit und der Schließwand aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung;
Fig. 11: eine perspektivische Ansicht von Fig. 9 einer zweiten Zwischenposition bei der Bewegung der Sicherheitseinheit und der Schließwand aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung, und
Fig. 12: eine perspektivische Ansicht von Fig. 9 in der Öffnungsstellung der Sicherheitseinheit und der Schließwand.

In den Figuren ist eine Ausführungsform einer Zentrifuge 10 zum automatischen Be- und Entladen dargestellt. Die Zentrifuge 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer Stirnwand 14, einer Rückwand 16, einer linken Seitenwand 18, und einer rechten Seitenwand 20. Das Gehäuse 12 ist oben mit einer Decke 22 verschlossen und nach unten mit einer Bodenplatte 24 fest verbunden, siehe Fig. 3 und Fig. 4. Die Bodenplatte 24 ist in ihren Eckbereichen mit jeweils einem Fuß 26 versehen, also insgesamt mit vier Füßen 26.
Das Gehäuse 12 weist in seinem mittleren Bereich zwischen Stirnseite 14 und Decke 22 jeweils eine aneinandergrenzende, rechteckige Ausnehmung 28 und 30 auf, welche zusammen eine Be- und Entladeöffnung 32 der Zentrifuge 10 bilden.
Die Be- und Entladeöffnung 32 ist verschließbar ausgebildet. Dabei wird die Ausnehmung 28 in der Stirnwand 14 durch eine Schutzwand 34 und die Ausnehmung 30 durch eine Schließwand 36 verschlossen.
Benachbart der Ausnehmung 30 in der Decke 22 ist eine Luftansaugöffnung 38 vorgesehen, welche mit einer weiteren Luftansaugöffnung 40 in der Schließwand 36 fluchtet, wenn die Be- und Entladeöffnung 32 verschlossen ist, siehe Fig. 2.
Wie insbesondere den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, weist die Zentrifuge 10 eine um eine Rotorachse 42 drehbar gelagerte Antriebswelle 44 auf. Ein Rotor 46 ist mit der Antriebswelle 44 drehfest, aber lösbar verbunden. Der Rotor 46 ist mit Gehängen 47 versehen, auf denen Platten 48 (z. B. Mikrotiterplatten, Deep-Well-Platten) mit einer Vielzahl von Kavitäten abgelegt sind, die mit den zu zentrifugierenden Flüssigkeiten befüllt sind. Diese befüllten Platten werden mittels eines Roboters in die Zentrifuge eingebracht und entnommen.
Ein Sicherheitskessel 50 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und umgibt den Rotor 46 in radialer Richtung über die gesamte Höhe sowie nach oben und unten hinaus. In einem Boden des Sicherheitskessels 50 ist eine kreisförmige Aussparung 52 vorgesehen, welche so dimensioniert ist, dass ein Kippen ermöglicht ist, wie es weiter unten noch beschrieben ist. Diese Aussparung 52 wird von einer rotationssymmetrisch ausgebildeten Abdeckung 54 verschlossen, wenn der Sicherheitskessel 50 sich im Betriebszustand der Zentrifuge 10 befindet, siehe Fig. 3.
Die Abdeckung 54 ist mit einem Antriebsgehäuse 56 koaxial über Schrauben 58 verbunden. In dem Antriebsgehäuse 56 ist die Antriebswelle 44 drehbar gelagert und wird von einem Antriebsmotor 60 angetrieben. Das Antriebsgehäuse 56 ist fest mit der Bodenplatte 24 verbunden und darüber auch die Abdeckung 54. Die Abdeckung 54 umgibt die Antriebswelle 44, ohne diese zu berühren. Oberhalb der Abdeckung 54 ist der Rotor 46 auf die Antriebswelle 44 aufgebracht. Die Antriebswelle 44 mit dem Rotor 46 dreht im Betrieb relativ zur Abdeckung und zum Antriebsgehäuse 56.
Der Sicherheitskessel 50 ist von einem Schutzgehäuse 62 umgeben, welches rechteckig ausgebildet ist. Das Schutzgehäuse 62 ist mit einer Stirnseite versehen, welche durch die Schutzwand 34 gebildet wird. Zudem ist eine linke und eine rechte Seitenwand 64 vorgesehen sowie eine Rückwand 66. Das Schutzgehäuse 62 bildet mit dem Sicherheitskessel 50 eine Sicherheitseinheit 68. Am oberen Rand des Sicherheitskessels 50 ist eine umlaufende Dichtung 70 vorgesehen.
Die Dichtung 70 liegt dichtend an der Schließwand 36 an, wenn die Sicherheitseinheit 68 sich in der Betriebsposition der Zentrifuge 10 befindet, siehe Fig. 3. In dieser Position ist ein durch die Schließwand 36, den Sicherheitskessel 50 und der Abdeckung 54 begrenzter und abgeschlossener Rotorinnenraum 72 gebildet. In den Rotorinnenraum 72 greift die Antriebswelle 44 mit dem Rotor 46 ein.
Die Schließwand 36 ist seitlich jeweils mit einer sich in Richtung Bodenplatte 24 erstreckenden Seitenwand 74 versehen. Im unteren Bereich ist die Seitenwand 74 jeweils in eine Führungsschiene 76 eingebracht, welche parallel zur Bodenplatte 24 sowie in Längsrichtung der Zentrifuge 10 verläuft und mit dieser verschraubt ist, siehe Figuren 7 bis 12. Die Schließwand 36 und die Seitenwand 74 bilden somit eine weitere Gehäuseeinheit 78, welche entlang der Führungsschiene verfahrbar ist. Die Schließwand 36 ist dabei unmittelbar unterhalb der Decke 22 des Gehäuses 12 angeordnet.
Den Figuren 5 bis 8 ist im Einzelnen zu entnehmen, wie die Sicherheitseinheit 68 und die weitere Gehäuseeinheit 78 mit der Schließwand 36 bewegt wird, damit die Zentrifuge 10 aus einer Betriebsposition, siehe Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 5, in eine Be- und Entladeposition, siehe Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 8, überführt wird. Um die Öffnungsbewegung der Sicherheitseinheit 68 zu initiieren, ist jeweils an der Innenseite der Seitenwand 64 des Schutzgehäuses 62 eine Schubstange 80 an ihrem freien Ende im oberen Bereich der Seitenwand 64 über ein Gelenk 80a angelenkt. Die Schubstange 80 erstreckt sich bis zur Führungsschiene 76 und greift dort in einen, in die Führungsschiene 76 verschiebbar gelagerten Schlitten 82 gelenkig ein.
Der Schlitten 82 greift wiederum in einen weiteren Schlitten 84 ein, der in einer weiteren Führungsschiene 86 geführt ist. Die weitere Führungsschiene 86 verläuft parallel der Führungsschiene 76. Der Schlitten 82 und der weitere Schlitten 84 sind miteinander gekoppelt, wie weiter unten im Einzelnen noch beschrieben wird.
Der weitere Schlitten 84 ist mit einer Gewindespindel 88 verbunden. Die Gewindespindel 88 wiederum ist mit einem Antrieb 90 verbunden. Der Antrieb 90 treibt die Gewindespindel 88 an, sodass diese sich dreht. Der in die Gewindespindel 88 und deren Gewinde eingreifende weitere Schlitten 84 wird dadurch translatorisch entlang der weiteren Führungsschiene 86 bewegt.
An der dem Gelenk 80a entfernt gelegenen Seite an der Innenseite der Seitenwand 64, in der Betriebsposition etwa in gleicher Höhe, ist jeweils ein Scharnier 92 vorgesehen, über welches die Sicherheitseinheit 68 um eine feste Achse schwenkbar gelagert ist. Das Scharnier 92 ist über hier aus Gründen der Übersicht nicht dargestellten Tragarmen mit der Bodenplatte 24 verbunden.
Der erste Schlitten 82 ist mit einer Spiralfeder 94 verbunden, welche wiederum an der Seitenwand 74 der weiteren Gehäuseeinheit 78 an der dem ersten Schlitten 82 entfernt gelegenen Seite angreift. Die Schließwand 36 wird über die Spiralfeder 94 dadurch in Richtung Betriebsposition gehalten, also mit Kraft der Spiralfeder 94 beaufschlagt.
Die Konstruktion aus Schlitten 82, 84 und Führungsschienen 76, 86 und Gewindespindel 88 ist an beiden Seitenwänden 74 der weiteren Gehäuseeinheit 78 vorhanden. Lediglich der Antrieb 90 ist nur auf einer Seite vorhanden, wobei dieser über einen Zahnriemen mit der weiteren Gewindespindel 88 verbunden ist. Hierdurch werden beide Gewindespindeln 88 synchron angetrieben und somit die Schlitten 82, 84 an beiden Seitenwänden 74 bewegt.
Wie insbesondere den Figuren 3 und 4 sowie 6 bis 8 zu entnehmen ist, ist die Schließwand 36 an ihrem freien Ende so ausgebildet, dass sie sich bereichsweise in die Ausnehmung 28 erstreckt. Zudem ist der zugeordnete Bereich der Schutzwand 34 mit einem Absatz versehen, sodass sich die Schutzwand 34 und die Schließwand 36 in der Betriebsposition, siehe Fig. 3 und Fig. 5, überlappen.
In den Figuren 9 bis 12 ist die erste Führungsschiene 76 und die zweite Führungsschiene 86 im Detail dargestellt. Die Seitenwand 74 greift jeweils in die erste Führungsschiene 76 ein. Die erste Führungsschiene 76 ist hierbei im Hinblick auf ihre Grundfläche parallel zur Seitenwand 74 ausgerichtet. Im Bereich der Führungsschiene 76 ist die Seitenwand 74 mit einem Mitnehmer 96 versehen. Der Mitnehmer 96 ist so in Bezug auf die Schlitten 82 und 84 angeordnet, dass ein dem Mitnehmer 96 zugeordneter Anschlag 98, der mit dem zweiten Schlitten 84 verbunden ist, erst dann an dem Mitnehmer 96 angreift, wenn der Schlitten 84 um einen vorbestimmten Weg verfahren ist.
Die zweite Führungsschiene 86 besteht im Wesentlichen aus zwei Führungsstangen, auf denen der zweite Schlitten 84 angeordnet ist. Die Grundfläche der zweiten Führungsschiene 86 ist dabei parallel zur Bodenplatte 24.
In die erste Führungsschiene 76 greift der erste Schlitten 82 ein. Der zweite Schlitten 84 weist eine L-förmige Tragkonstruktion auf, dessen oberes Teil mit einem Ende der Spiralfeder 94 verbunden ist. Ein Gelenk 100 für die Schubstange 80 kragt senkrecht aus der Tragkonstruktion. Die Rückseite des Anschlags 98 ist der Form des Gelenks 100 angepasst.
Die Fig. 5 und die Fig. 9 zeigen die Situation der Zentrifuge 10 in ihrer Betriebsposition. Die Schließwand 36 verschließt die Ausnehmung 30 in der Decke 22 und die Schutzwand 34 verschließt die Ausnehmung 28 in der Stirnwand 14. Die Be- und Entladeöffnung 32 ist geschlossen. Die Zentrifuge 10 kann die eingebrachten Medien in den Probenbehältern im Rotor 46 durch Zentrifugieren behandeln.
Ist der Zentrifugiervorgang abgeschlossen und soll die Zentrifuge 10 entladen und/oder beladen werden, muss die Be- und Entladeöffnung 32 geöffnet werden. Hierfür wird zunächst die Schutzwand 34 und somit die Sicherheitseinheit 68 nach unten gekippt, indem der Schlitten 82 mit dem Schlitten 84 durch den Antrieb 90 nach rechts bewegt wird. Die Schubstange 80 verschwenkt sich hierdurch und die Sicherheitseinheit 68 klappt um das ortsfeste Scharnier 92. Dies ist notwendig, damit zunächst der sich überlappende Bereich von Schließwand 36 und Schutzwand 34 auseinanderfährt. Diese erste Zwischenposition bei der Bewegung aus der Betriebsposition in eine Be- und Entladeposition ist in Fig. 6 und Fig. 10 dargestellt. Hierbei ist der Schlitten 82 mit dem weiteren Schlitten 84 soweit verfahren, dass der Anschlag 98 an dem Mitnehmer 96 anliegt. Die Schutzwand 34 und die Schließwand 36 überlappen sich nicht mehr.
Im nächsten Schritt verschwenkt die Sicherheitseinheit 68 mit der Schutzwand 34 um das Scharnier 92 soweit, bis die Sicherheitseinheit 68 mit ihrem vorderen unteren Ende und dem unteren Ende der Schutzwand 34 auf einem ortsfesten Auflager 102 aufliegt. Das Auflager 102 ist mit der Bodenplatte fest verbunden. Das Verschwenken der Sicherheitseinheit 68 wird durch die Bewegung des Schlittens 82 mit dem Schlitten 84 initiiert. Hierbei verschwenkt die Schubstange um das Gelenk 100. Gleichzeitig verfährt die weitere Gehäuseeinheit 78 mit dem Schlitten 82 und 84, bis die Sicherheitseinheit mit ihrem vorderen Ende auf dem Auflager 102 aufliegt. Diese Situation ist in Fig. 1, Fig. 7 und Fig. 11 dargestellt.
Im nächsten Schritt verfährt der Schlitten 84 weiter, der Schlitten 82 bleibt stehen, da ein weiteres Verschwenken nicht mehr möglich ist. Der Schlitten 82 mit der Schubstange 80 und der Sicherheitseinheit 68 wird über das Scharnier 92 gehalten. Der Schlitten 84 verfährt, angetrieben durch den Antrieb 90, weiter in die Be- und Entladeposition und damit auch die weitere Gehäuseeinheit 78 aus Schließwand 36 und den zwei Seitenwänden 74. Diese Situation ist in Fig. 4, Fig. 8 und Fig. 12 dargestellt.
Der Schlitten 84, angetrieben durch Gewindespindel und Motor nimmt zum einen den ersten Schlitten mit (Mitnehmerfunktion auf der linken Seite) und zum anderen zeitversetzt die Schließwand (Mitnehmerfunktion auf der rechten Seite).
Mitnehmerfunktion linksseitig: Kessel absenken von geschlossen bis offen in Endlage Mitnehmerfunktion rechtsseitig: Schließwand verschieben.
Ablauf:

Phase 1: Mitnehmen von erstem Lager 82-> Abkippen der Sicherheitseinheit 68, Schließwand 36 steht
Phase 2: Mitnehmen von erstem Lager 82-> Abkippen der Sicherheitseinheit 68 und Mitnehmen Schließwand 36
Phase 3: erstes Lager 82 bleibt stehen, Sicherheitseinheit hat Endstellung erreicht, Schließwand 36 wird weiter in Endstellung verfahren.

Die Bewegungen der Schutzwand 34 und der Schließwand 36 sind somit aufeinander abgestimmt und miteinander gekoppelt. Bei der Öffnungsbewegung öffnet zuerst die Schutzwand 34 und zeitversetzt hierzu die Schließwand 36. Bei der Schließbewegung schließt zuerst die Schließwand 36 und zeitversetzt hierzu die Schutzwand 34.
Bei der Öffnungsbewegung verfährt die Schließwand 36 parallel zu der Führungsschiene 76 translatorisch und somit im rechten Winkel zur Rotorachse 42.
Das Schutzgehäuse 62 und der Sicherheitskessel 50 und somit die Schutzwand 34, aber auch die Schließwand 36 sind aus Blech ausgebildet. Dabei sind sowohl das Schutzgehäuse 62 als auch der Sicherheitskessel 50 über seine Höhe in horizontaler Richtung geschlossen ausgebildet.
Die Schließwand 36 bedeckt in der Betriebsposition/Schließposition den Sicherheitskessel 50 vollständig.

Bezugszeichenliste

10: Zentrifuge
12: Gehäuse
14: Stirnwand
16: Rückwand
18: Seitenwand, links
20: Seitenwand, rechts
22: Decke
24: Bodenplatte
26: Fuß
28: Ausnehmung, Stirnwand
30: Ausnehmung, Decke
32: Be- und Entladeöffnung der Zentrifuge 10
34: Schutzwand zum Verschließen der Ausnehmung 28
36: Schließwand zum Verschließen der Ausnehmung 30
38: Luftansaugöffnung in der Decke 22
40: weitere Luftansaugöffnung in der Schließwand 36
42: Rotorachse
44: Antriebswelle
46: Rotor
47: Gehänge des Rotors 46
48: Platten mit Kavitäten
50: Sicherheitskessel
52: Aussparung im Sicherheitskessel
54: Abdeckung der Aussparung 52
56: Antriebsgehäuse
58: Schraube
60: Antriebsmotor
62: Schutzgehäuse
64: Seitenwand des Schutzgehäuses 62
66: Rückwand
68: Sicherheitseinheit aus Sicherheitskessel 50 und Schutzgehäuse 62
70: Dichtung des Sicherheitskessel 50
72: Rotorinnenraum
74: Seitenwand, die mit der Schließwand 36 verbunden ist
76: Führungsschienen
78: weitere Gehäuseeinheit aus Schließwand 36 und zwei Seitenwänden 74
80: Schubstange
80a: Gelenk der Schubstange 80
82: erster Schlitten
84: weiterer, zweiter Schlitten
86: weitere Führungsschiene
88: Gewindespindel
90: Antrieb
92: Scharnier
94: Spiralfeder
96: Mitnehmer
98: Anschlag
100: Gelenk am ersten Schlitten 82 für die Schubstange 80
102: Auflager

Claims

Zentrifuge (10) zur automatischen Beladung, umfassend
a. eine um eine Rotorachse (42) drehbar angetriebene Antriebswelle (44),

b. einen Rotor (46), der mit der Antriebswelle (44) drehfest, lösbar gekuppelt ist und Aufnahmen für Behältnisse für zu zentrifugierende Medien aufweist,

c. ein Gehäuse (12) mit die Zentrifuge (10) begrenzenden, seitlichen Außenwänden (14, 16, 18, 20) und einer Decke (22), wobei wenigstens eine Außenwand (14) eine zur Seite gerichtete Seitenöffnung (28) zum bedarfsweise Beladen des Rotors (46) aufweist,

d. einen Sicherheitskessel (50), in den die Antriebswelle (44) hineinragt und der den Rotor (46) umgibt,

e. eine den Sicherheitskessel (50) zumindest bereichsweise umgebende Schutzwand (34), welche zumindest an die Form der benachbarten Außenwand (14) mit Seitenöffnung (28) angepasst ist, so dass diese die Seitenöffnung (28) abschließt,
wobei der Sicherheitskessel (50) und die Schutzwand (34) eine miteinander fest verbundene Sicherheitseinheit (68) bilden, die mit einem Verstellmechanismus (104) in Wirkverbindung steht, durch welchen die Sicherheitseinheit (68) so bewegbar ist, dass die Schutzwand (34) die Seitenöffnung öffnet und verschließt und somit die Schutzwand aus einer Schließposition in eine Öffnungsposition und vice versa bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenöffnung (28) sich bis zur Decke (22) erstreckt und sich daran anschließend eine Deckenöffnung (30) in der Decke (22) vorgesehen ist, so dass sich eine aus Seitenöffnung (28) und Deckenöffnung (30) gebildete Be- und Entladeöffnung (32) ergibt, wobei die Deckenöffnung (30) über eine weitere Schließwand (36) mittels eines zweiten Verstellmechanismus (106) geöffnet und geschlossen werden kann.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verschließmechanismus miteinander gekoppelt sind, so dass die Öffnungsbewegung und die Schließbewegung der Schutzwand (34) und der Schließwand (36) aufeinander abgestimmt sind.
Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verstellmechanismus (104) und der zweite Verstellmechanismus (106) mechanisch miteinander gekoppelt sind, insbesondere der erste und zweite Verstellmechanismus (104, 106) so miteinander gekoppelt sind, dass bei der Öffnungsbewegung die Schutzwand (34) zuerst öffnet und zeitversetzt hierzu die Schließwand (36) und bei der Schließbewegung die Schließwand (36) zuerst schließt und zeitversetzt hierzu die Schutzwand (34).
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (36) translatorisch verfahrbar gelagert ist, insbesondere im rechten Winkel zur Rotorachse (42).
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (36) so ausgebildet ist, dass diese sich in der Schließposition in die Seitenöffnung (28) hinein erstreckt, insbesondere dadurch mit der Schutzwand (34) eine Ebene an der Außenseite der Zentrifuge (10) bildet, vorzugsweise in der Schließposition die Schließwand (36) und die Schutzwand (34) sich bereichsweise überlappen und hierfür die Schutzwand (34) einen Absatz aufweist, in den die Schließwand (36) bereichsweise eingreift.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftansaugöffnung (40) in der Schließwand (36) und eine Luftansaugöffnung (38) in der Decke (22) des Gehäuses (12) vorgesehen sind, wobei diese in der Schließposition zueinander ausgerichtet sind.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (94) vorgesehen ist, welche auf die Schließwand (36) in Richtung Schließstellung wirkt, so dass die Schließwand (36) gegen die Kraft der Feder (94) geöffnet wird.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (36) aus Blech gebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (34) Teil eines den Sicherheitskessel (50) vollständig in Umfangsrichtung umgebenden Schutzgehäuses (62) ist, vorzugsweise das Schutzgehäuse (62) in horizontaler Richtung über seine Höhe vollständig geschlossen ausgebildet ist, insbesondere das Schutzgehäuse (62) aus Blech gebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitskessel (50) aus Blech gebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitskessel (50) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, insbesondere in radialer Richtung über seine Höhe geschlossen ausgebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (36) so dimensioniert ist, dass in der Schließposition die Schließwand (36) den Sicherheitskessel (50) vollständig abdeckt.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (36) so dimensioniert ist, dass in der Schließposition die Schließwand (36) das Schutzgehäuse (62) vollständig abdeckt.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließposition der Sicherheitskessel (50) und/oder das Schutzgehäuse (62) dichtend an der Schließwand (36) anliegt, vorzugsweise der Sicherheitskessel (50) und/oder das Schutzgehäuse (62) an ihrer der Schließwand (36) in der Schließposition zugewandten Seite eine Dichtung (70) aufweist bzw. aufweisen.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (36) seitlich nach unten sich erstreckende Tragwände (74) aufweist, welche mit dem zweiten Verstellmechanismus (106) gekoppelt sind.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verstellmechanismus (104) zumindest eine Schubstange (80) aufweist, welche seitlich an der Sicherheitseinheit (68) gelenkig angreift und mit einem angetriebenen horizontal verschiebbaren Schlitten (82, 84) am Boden der Zentrifuge (10) gelenkig gekoppelt ist.
Zentrifuge nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verstellmechanismus (104) zumindest einen Mitnehmer (96) im Bereich des Schlittens (82, 84) aufweist, welcher wirksam koppelt, wenn der Schlitten (82, 84) einen vorbestimmten Weg verfahren ist, vorzugsweise der vorbestimmte Weg von der Höhe des Teils der Schließwand (36) abhängig ist, der in der Schließposition in die Seitenöffnung (28) ragt.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitskessel (50) eine zentrische Ausnehmung (52) aufweist, welche die Öffnungs- und Schließbewegung der Sicherheitseinheit (68) relativ zur Antriebswelle (44) ermöglicht, insbesondere eine die Antriebswelle (44) umgebende, in der Schließstellung die zentrische Ausnehmung (52) abdeckende Sicherheitsabdeckung (54) vorgesehen ist, welche zusammen mit dem Sicherheitskessel (50) und der Schließwand (36) einen Rotorraum (72) mit dem Rotor (46), bis auf den Durchgriff der Antriebswelle (44), vollständig begrenzt.