JP2000107643A - 遠心分離機用ロータの着脱機構 - Google Patents
遠心分離機用ロータの着脱機構Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/08—Arrangement or disposition of transmission gearing ; Couplings; Brakes
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- B04B2009/085—Locking means between drive shaft and rotor
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
するものであり、ロータの脱着を容易にし、ロータが離
脱することなく安全に運転できることを課題とする。 【解決手段】 遠心分離機を運転することによって、ロ
ータハブに微動可能に取り付けられたウェイトに発生す
る遠心力を利用してロータの抜け止めを行うもので、ウ
ェイトによる押付け力F3とロータの自重による力の和
がロータの浮力F1より大きくなるようなウェイトの寸
法および、ロータ取付け穴のテーパー部の角度と設定す
ることにより解決できる。
Description
て、ロータの取り付け機構に関するものである。
離機に使用されるロータ(分離する試料を内蔵して高速
回転する回転体)が交換可能に構成されている。これ
は、遠心分離をする目的に沿ってもっとも効率的に遠心
分離を行うロータを使用者が選択できるという利点をは
じめ様々な利点を有するためである。しかし、ロータが
交換可能であるが故に、モータの回転を伝達する回転軸
に取り付けられたロータハブに対してロータをどのよう
に固定するかが問題となる。
トで固定する方法がとられていた。しかし、これはナッ
トの固定に関する作業を使用者が負うものであるため使
い勝手が悪い。加えて、遠心分離の回転の加速や減速時
にナットが緩まないようにするために、相当な大きさの
トルクでナットを締め付けなければならない。
用者の使い勝手を向上するために、ロータをロータハブ
に載置するだけで遠心回転中にロータハブからロータが
外れない機構を創出し、例えば特許第2601042号
として権利が付与されている。
る機構は、ロータハブ内に半径方向に移動可能なウェイ
トを内蔵し、そのウェイトと相対するロータの部分に凹
部を形成したものとなっている。このような機構におい
て、モータによりロータハブが回されると、ロータハブ
に内蔵されたウェイトが遠心力により半径方向に飛び出
し、ロータに設けた凹部に所定の力をもって接触する。
特許第2601042号等に開示されている機構におい
ては、ロータは真空中を回転するものであり、ロータに
は回転力以外に力は発生しないため、このウェイトと凹
部の接触のみで十分ロータとロータハブの固定を担うこ
とができる。
は、ロータ室内が真空(又は所定以下の気圧にロータ室
内が排気される場合)に引かれる場合や、ロータ室内が
真空でなくても、ロータが所定以上の重量を有する場合
(即ち、ロータに回転力以外の力が発生しない場合)に
は有効であるが、昨今のロータの軽量化に伴い、ロータ
室内が真空に引かれない状態で軽量化ロータを回転する
と、ロータ周囲の空気が遠心力により外周方向に移動さ
れる影響によりロータの上下で圧力差が生じ、この圧力
差によりロータに浮力が発生し、この浮力がロータの重
力を上回ると、ロータがロータハブから外れてしまうと
いう重大な問題が予期される。
タに浮力が発生しても、それ以上の力(正確にはロータ
の重力よりも浮力が上回った分の力以上の力)でロータ
の抜け止めを行えばロータがロータハブから外れること
はないことに着目して、ロータハブ内に設けられたウェ
イトとロータ内の凹部の関係を工夫したものである。
気体中)で回転させても、ロータハブから外れてしまう
ことのない着脱機構を提供することを目的とする。
体中で回転させる時、ロータの浮力とウェイトの遠心力
が回転角速度の2乗で大きくなることに着目し、ロータ
バブに微動可能なウェイトを取り付け、回転時の遠心力
でウェイトをロータ取り付け穴に設けられたテーパー部
に押し付けることで生じる拘束力が、ロータの浮力(正
確にはロータの重力よりも浮力が上回った分の力)より
大きくなるようにウェイトの寸法とロータに設けられた
テーパー部の傾斜角度を設定することで解決できる。
明を説明する。図1は本発明の一実施例を含む遠心分離
機の駆動装置の断面図である。回転時の遠心力により収
納した試料を分離するロータ8、ロータ8を回転させる
モータ7、モータ7の回転を伝達し、かつロータ8が振
れて回転してもモータ7の軸受に発生する荷重を低減す
るために弾性を有する回転軸3、回転軸3の上端に固着
し、ロータ8を脱着可能とするロータハブ5、ロータハ
ブ5に微動可能に取り付けられたウェイト4、ロータ8
の空転防止のためロータ8に固定されたピンA1、ロー
タハブ5に固定されたピンB2で構成される。図2は、
ロータハブ5のウェイト取り付け部の詳細横断面図、図
3は、同縦断面図である。
機を運転することにより、ウェイト4に遠心力F2が発
生し、ロータ8の取り付け穴6内面に設けられた溝のテ
ーパー部11に押し付けられ、ロータを下方に押す押付
け力F3が発生し、ロータ8がロータハブ5から抜けな
いように固定する。
押し付け力F3は発生せず、取り付け穴6内面の溝にテ
ーパー部11を設けることにより引っかかることなく容
易にロータ8をロータハブ5から取り外すことができ
る。テーパー部11の角度としてはロータ着脱を容易に
するため、20度から40度が望ましい。
る。遠心分離機のロータは、サンプルの分離を効率よく
するためサンプルチューブ10挿入穴に一定の角度がつ
いている。そのため、気体中でロータを回転させるとロ
ータ室内のロータ8の上部付近が負圧になり、ロータ8
に浮力F1が発生する。浮力F1は、実験値から図4に
示すように回転角速度の2乗に比例し、次式で表わせら
れる。 F1=C×ω2 (式1) 定数Cは、各ロータが持つ定数でロータ形状により変わ
る。ωは、ロータ8の回転角速度である。
発生し、次式で表わせられ、 F2=m×r×ω2 (式2) mはウェイト4の質量、rは回転中心12からウェイト
4の重心Gまでの距離である。
た上広がりのテーパー部11に押し付けられ、ロータを
下方に押し付け力F3が発生する。押し付け力F3は、
次式で表わされる。 F3=F2×tanθ=m×r×ω2×tanθ (式3) θはテーパー部11の傾斜角度である。
めには、ロータを下方に押す力が必要であり、式4が成
立しなければならない。 F3+M×g>F1 (式4) Mはロータ質量、gは重力加速度である。
度θを式5を十分に満たすような値にする必要がある。
なお、自励振動等の振動発生時は、ロータハブ5とロー
タ取り付け穴6の摩擦による拘束力は期待できないので
省いている。また、上記式5は拘束力発生機構により生
じる軸下方向の力(m×r×ω2×tanθ)とロータ
8の重力(M×g)の和がロータ8に掛かる浮力(C×
ω2)よりも大きくなる旨の式であるが、これは即ち、
拘束力発生機構により生じる軸下方向の力(m×r×ω
2×tanθ)がロータ8に掛かる浮力(C×ω2)とロ
ータ8の重力(M×g)の差分よりも大きいことを意味
する。
すようにウェイト4とテーパー部11の勘合部を取り付
け穴6の上部開口部に設けることによっても同様な効果
が得られる。この場合、ウェイト4に発生する遠心力F
2とてこによる力を考慮して、押し付け力F3を求め、
式4が成立するようなウェイト4の寸法、テーパー部1
1の角度とすれば良い。回転の伝達については、ロータ
8の下部に図6に示すような六角形等多角形の穴を空け
た回り止めリング14を取り付け、ロータハブ5の下部
の断面形状も六角形等多角形とする等により行うことが
できる。
設けた取り付け穴6側をテーパーとしていて、このテー
パー部とロータハブ5に設けたウェイト4をもって拘束
力発生機構としているが、逆にロータ8に設けた取り付
け穴6側は直角溝とし、ウェイト8側をテーパとしても
同様の効果が生じる。
着脱をロータハブに載せるだけで容易に行うことができ
る。また、ナットの締め忘れ等の固定不足によるロータ
の離脱を防ぐことができる。
着脱機構の縦断面図。
大して示す横断面図。
よる押し付け力を示す図。
はウェイト、5はロータハブ、6は取り付け穴、7はモ
ータ、8はロータ、9はロータ室、10はサンプルチュ
ーブ、11はテーパー部である。
Claims (3)
- 【請求項1】 モータと、該モータにより回転される回
転軸と、該回転軸の一端に設けられたロータハブと、該
ロータハブに載置されるロータとを有する遠心分離機で
あって、該ロータハブ内に軸半径方向に微動可能に取り
付けられたウェイトと、該ウェイトと対向する該ロータ
の位置に設けられた取り付け穴とを有する遠心分離機用
ロータの着脱機構において、前記ロータが回転中に前記
ウェイトと前記取り付け穴の関係から前記ロータと前記
ロータハブとを拘束する拘束力発生機構を有し、該拘束
力発生機構により生じる力が前記ロータの重力と前記ロ
ータに発生する浮力の差に対して大きいことを特徴とす
る遠心分離機用ロータの着脱機構。 - 【請求項2】 前記拘束力発生機構は、前記取り付け穴
に設けた傾斜部と、該傾斜部に当接する前記ウェイトに
より構成することを特徴とする請求項1記載の遠心分離
機用ロータの着脱機構。 - 【請求項3】 前記拘束力発生機構は、前記ウェイトに
設けた傾斜部と、該傾斜部に当接する前記取り付け穴に
より構成することを特徴とする請求項1記載の遠心分離
機用ロータの着脱機構。
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- 1999-07-02 FR FR9908578A patent/FR2783726B1/fr not_active Expired - Fee Related
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