JPS62136259A - 可撓性複合超遠心分離機ロ−タ - Google Patents

可撓性複合超遠心分離機ロ−タ

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JPS62136259A
JPS62136259A JP61289105A JP28910586A JPS62136259A JP S62136259 A JPS62136259 A JP S62136259A JP 61289105 A JP61289105 A JP 61289105A JP 28910586 A JP28910586 A JP 28910586A JP S62136259 A JPS62136259 A JP S62136259A
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rim
rotor
rotor according
boss
spokes
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JP61289105A
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JPS6348591B2 (ja
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フランシス・ニコラス・ブレスリツチ・ジユニア
ジヨン・ヘイモ・ラークソ
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2109—Balancing for drum, e.g., washing machine or arm-type structure, etc., centrifuge, etc.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 発明の分野 本発明は、超遠心分離機ロータに関し、かっ特に、複合
材料により構成されかつ環状リムにより囲繞された可撓
性の中央ウェブを有する超遠心分離機ロータに関する。
従来技術の説明 遠心荷重を担持する能力を高めるために、回転構体は、
複合材料の使用に向けて均質な材料、例えばアルミニウ
ムおよびチタンを使用して製造されるようになってきた
。このような複合材料の使用は、フライホイールによる
エネルギ貯蔵構体の分野において特に明らかになってき
た。
複合材料を使用したエネルギ貯蔵構体の例は、米国特許
第４，４８１，８４０号、同第４，４０８，５００号、
同第４，３７０，８９９号、同第４，２６６．４４２号
および同第４．２０７，７７８号の各明細書に開示され
ている。
超高速遠心分離機ロータを製造する場合には、複合構体
の使用に付随した利点を利用することが有利であると考
えられる。
〔発明の要約〕
本発明は、中央ボスと該中央ボスを囲′繞する環状リム
とを有する超遠心分離機ロータに関する。中央ボスおよ
びリムの両方は、各々がこれらの部材の剛性を規制する
これらに関連の所定の物理的性質を有する複合構体とし
て形成されている。ボスは、相互に重なり合って中央本
体部分および半径方向に外方に延びるわん曲したスポー
クの列を形成する多数の層からなる積層体として構成さ
れている。これらのスポークの端部は、環状リムの内面
に設けられたみぞ内に収納されている。個々の試料キャ
リヤー（ＣＡＲＲＩＥＲ）の列は、リムにより担持され
ている。試料キャリヤーの各々は、ボスからリムまで放
射状に延びるスポークの各一対の組の間に円周方向にリ
ムの内面に接着剤により結合されている。
静止時には、スポークの半径方向の外側端部は、リムの
本体部分または平面とほぼ同一面上に配置された水平基
準面に関して上方または下方にわん曲している。ボスお
よびリムの両方は、所定回転速度で回転しているときに
、半径方向に外方に撓む。ボスの撓みは、リムの撓みに
少なくとも等しくなっている。ボスの撓みは、ボスの剛
性により生じた撓みとスポークの曲率の扁平化により生
じた幾何学的な撓みとの組合わせに起因している。リム
の撓みに対してボスの撓みの大きさを注意深く選択する
ことにより、スポークの端部自体をリムの内面に設けら
れたみぞの中にさらに緊密に係合させることができる。
本発明は添付図面に関する以下の詳細な説明からさらに
十分に理解することができよう。
以下の詳細な説明全体にわたって、同様な符号はすべて
の図における同様な要素を示す。
第１図および第２図について述べると、全体を符号ｌＯ
で示した超遠心分離機ロータは、環状リム１４により囲
繞された中央部材、すなわち、中央ボス１２を含む。ボ
ス■２は、合成材料からなる複数個の層から以下に述べ
るようにして形成された比較的薄い可撓性の部材である
。
ボス１２は、中央本体部分１６と、複数個の半径方向に
外方に延びるわん曲したスポーク１８とを備えている。
ボス１２の本体部分１６は、その直径方向の寸法にわた
って全体として平担であり、一方リム１４の上縁もまた
全体として中央本体部分１６に平行な平面内に配置され
ている。スポーク１８は、リム１４の平面と平担な本体
部分１６とに関して上方または下方にわん曲している。
スポーク１８は、所定の長さしおよび所定の曲率半径Ｒ
を有している。長さＬおよび曲率半径Ｒの大きさは、さ
らに詳細に後述するように、ロータｌＯが所定速度で回
転するときにスポーク１８に生ずる幾何学的な撓みを規
制する。
ボス１２は、装着部材２０（第２図）の中央穴２０Ｂに
通されたボルト２４により、装着部材２０に連結されて
いる。装着部材２０の下側部の凹部２８の内部のボルト
２４には、ナツト２６がねじ込まれている。また、装着
部材２０の下側部には、駆動用凹部３０が形成されてい
る。
駆動用凹部３０は、慣用の遠心分離機駆動装置装着用ス
パッドＳを収納してそれによりロータ１０を垂直回転軸
線ＶＣＬのまわりに回転させるために、駆動エネルギ供
給源Ｍに相互に連結することができるようになっている
。装着部材２０は、ボス１２の本体部分１６の下面に接
着剤により結合される。接着剤が本体部分１６および装
着部材２０の両方をそれぞれの割合で撓めることができ
るように十分に可撓性のものであれば、任意の好適な接
着剤を使用することができる。
リム１４は、好ましい場合には、複数個の嵌合したリン
グ（このような２個のリング１４Ａおよび１４Ｂを図示
した）から構成される装置部材である。各々のリングは
、好適なマンドレル上にエポキシで被覆された炭素また
は黒鉛の繊維を巻くことにより製造される。これらのリ
ングは、相互に締りばめされる。内側リング１４Ａの内
面には、円周方向のみぞ１４Ｇが形成されている。スポ
ーク１Ｂの半径方向の外側端部１８Ｅは、スポークを組
み立てた状態で、みぞ１４Ｇの中に駆動関係に突出する
。リム１４もまた一体の部材として巻（かまたは任意の
その他の便利な製造方法により構成することができかつ
これは本発明の範囲内の事項であることを理解すべきで
ある。
リム１４の物理的性質は、リム１４に作用した種々の力
によりリム１４が半径方向に外方に撓む大きさを決定す
ることになる。これらの物理的性質は、リムの「剛性」
と集合的に称することができる。同様に、ボスが半径方
向に外方に撓む大きさを決定するボスの物理的性質は、
ボスの「剛性」と称することができる。当業者は、ボス
およびリムの剛性の一因となる種々の物理的性質を容易
に認識するものと思われる。例えば弾性率、密度、横断
面積および半径は、リムまたはボスのような部材の剛性
を決定する助けをする。これらの部材に作用する力は、
例えば、遠心力、本体荷重または予荷重に由来するもの
でありうる。ボスおよびリムの両方は、これらの部材の
剛性のために撓む。そのほかに、ボスはまた、後述する
ように、スポークの幾何学的な撓みに起因する撓みの成
分を有している。
試験される試料は、試料キャリヤー３６内に担持される
。試料キャリヤー３６は、好ましくは、チョツプド黒鉛
繊維材料により強化された熱硬化性または熱可塑性材料
で製造されている。
試料キャリヤー３６は、内部に開口部３８を有する全体
として細長い円筒形の部材である。試料キャリヤー３６
の一実施例を第３ａ図および第３ｂ図に示した。第３ａ
図および第３ｂ図の実施例においては、開口部３８は全
体として円筒形の囲繞された凹部の形状になっている。
この凹部は、適当な試料容器４０を収納するサイズに形
成されている。所望ならば、適当なキャップ４２を備え
ることができる。（第２図参照）試料キャリヤー３６の
半径方向の外面３６Ｓは、リム１４の内周面１４Ｓの曲
率に合致した輪郭に形成されている。試料キャリヤー３
６の半径方向の外面３６Ｓ上には、突出したキー４４が
設けられている。各々の試料キャリヤー３６は、第１図
および第２図に最も明瞭に示されているように、半径方
向に突出したスポーク１８の円周方向に隣接した組の間
に形成された円周方向の間隙の中のリム１４の内周部１
４Ｓに装着されている。試料キャリヤー３６が装着され
たときに、試料キャリヤー３６のキー４４は、リム１４
の内周面に配置されたみぞ１４Ｇの中に突出する。試料
キャリヤー３６は、リム１４に接着剤により固定される
。また、試料キャリヤー３６には、重量軽減用切欠部４
３が形成されている。
試料キャリヤー３６の別の形態を第４ａ図および第４ｂ
図に示した。この実施例では、試料キャリヤーは、サド
ル部材３６′の形態になっており、かつ開口部３８′は
開口したスロットの形態になっている。このスロットは
、チタン製の容器４６を収納する輪郭に形成されている
。
容器４６は、テーパ部分４６Ｔを有している。
テーパ部分４６Ｔは、サドルの対応したテーパ面４６Ｓ
に着座する。外面３６′　Ｓは、リム１４を形成する最
も内側のリングの内周面１４Ｓの形状に合致している。
第３ａおよび第３ｂ図および第４８および第４ｂ図にお
いては、試料キャリヤー３６．３６’　は、開口部（す
なわち、凹部またはスロット）の軸線がロータの回転軸
線に平行に配置された、いわゆる、垂直方向のキャリヤ
ーである。第５ａ図および第５ｂ図には、試料キャリヤ
ーの別の実施例を示した。この実施例においては、サド
ル３６″は、軸線が回転軸線ＶＣＬに対して傾斜したス
ロットを有している。スロット内には、適当な容器（図
示せず）を摺動可能に収納できるようになっている。サ
ドル３６″には、重量軽減用切欠部４３″が形成されて
いる。サドル３６の外面３６″Ｓは、前述した形状と同
様な形状に形成されている。
しかしながら、このような形状に構成された試料キャリ
ヤーは、試料を保持するほかに、キャリヤーの質量およ
び試料の質量をリム１４に分布する機能をはたす。試料
キャリヤーは、これらの質量をできるかぎり均等に分布
するような形状に形成されている。この目的のために、
表面３６Ｓ、３６’　Ｓおよび３６″Ｓは、図示したよ
うな形状に形成されている。
ボス１２は、第６図に開示されたようなレイアップ工具
４８を使用して製造される。レイアップ工具４８は、は
ぼ球状の輪郭を有する部分５２により囲繞された全体と
して平面状の中央部分５０を有している。中央ボスト５
４が中央部分５０から上方に突出している。ボス１２は
、レイアップ工具４８上に所定の複数個のエポキシで被
覆された繊維層５６および５８を積層することにより構
成される。層５６および５８を代表的に第７図および第
８図にそれぞれ示した。
第７図から理解されるように、層５６は、はぼ円形に形
成されており、層５６を形成する繊維の各々がその他の
繊維に平行に延びている。
層５６には、直径方向に対向したセグメント状の切欠部
５６Ｇが形成されている。層５６には、切欠部５６Ｃの
各々から約９０°の角度を隔てて、切欠部５６Ｎが形成
されている。切欠部５６Ｎの半径方向端縁は、層５６の
繊維の軸線の方向に整列している。層５６は、所定の直
径方向の寸法５６Ｄを有している。
第８図に示されるように層５８は全体として多角形に形
成されている。この多角形の辺の数は、ロータ１０に設
けられたスポーク１８の数と合致している。層５８を形
成する繊維は、それらの軸線が相互に平行にかつ層５８
の速度の直径方向５８Ｄに平行に延びるように配置され
ている。層５６および５８の両方には、中央穴５６Ａ、
５８Ａがそれぞれ形成されている。
Ｈ２Ｏ，５８は、製造中、各々の層の繊維の軸線が垂直
方向に隣接した層の繊維の軸線から所定角度だけ偏位す
るように、レイアップ工具４８上に配置される。好まし
くは、ボス１２は、レイアップ工具４８のボスト５４上
に下側剥離層６０、すなわち、中央穴を有する円形部材
を設けることにより製造される。その後で、層５６．５
８は、中央穴５６Ａ、５８Ａをボスト５４に挿入するこ
とにより、レイアップ工具４８の上部で積層される。層
が対称に好ましく垂直方向に積層されるように、層の任
意の好ましい垂直方向の順序および任意の好ましい角配
向に従うことができる。「対称」という用語は、中央の
層の上方の層の繊維の軸線の配向が中央の層の下方の層
の繊維の軸線の配向と鏡像をなすという概念を意味して
いる。各々の層の角配向は、第１層の繊維により規制さ
れた基準方向に関して規制される。したがって、例えば
、第１層の繊維の軸線は、０°の位置を規制し、この０
゜の位置に対して、後続する層の軸線の角変位を測定す
ることができる。積層後に、層を適当な温度および適当
な圧力状態の下で硬化させる。
硬化後、ボスをレイアップ工具から取り外し、余剰の材
料を切除することにより種々のスポーり１８が形成され
る。層５６．５８を配置する順序はボス１２の剛性を制
御するように設計されている。切欠部５６Ｃは、スポー
ク１８を形成する材料の除去を容易にするために形成さ
れている。スポーク１８の半径方向の外側部分の重なり
合いが円形の層５６により形成され、−刃本体部分１６
は層５６の中央部と層５８との協同的な重なり合いによ
り形成されるので、本体部分１６はスポーク１８よりも
大きい剛性を有することになる。
対応したリム１４を形成するリングは、任意の適当なマ
ンドレル上に巻かれる。リングの界面は、リング間の締
りばめを高めるために、僅かにテーパをつけである。こ
のようにして形成されたリム１４は、みざ１４Ｇが形成
されている。ボス１２およびリム１４は、環状リム１４
をスポーク付きボスに関して回転軸線に平行な方向に移
動してスポーク１８の半径方向外側端部１８Ｅをみぞ１
４Ｇの中にスナップ嵌合することにより結合される。適
当な任意の数のリングを使用することができる。
本発明によるロータの作動は、第９ａ図および第９ｂ図
を参照すると、理解できる。第９ａ図には、ボス１２の
撓みがリム１４の撓みに少なくとも等しい状況を例示し
た。第９ａ図では、休止位置（実線）において、スポー
ク１８の端部１８Ｅがリム１４のみぞ１４Ｇ内に緊密に
収納されている。リム１４およびボス１２は、所定の速
度で回転するときに、所定の半径方向距離△Ｘだけ撓み
かつ所定の垂直方向の距離△Ｙだけ上昇する。みぞ１４
Ｇ内のスポーク１８の端部１８Ｅの同じ相対位置から理
解できるように、ボス１２の撓みの大きさは、リム１４
の撓みに少なくとも等しい。ボス１２の撓みは、ボス１
２の物理的性質に起因する材料の撓みおよび幾何学的性
質、すなわち、スポーク１８の長さしおよび曲率半径Ｒ
によって与えられる幾何学的な撓みの両方に起因してい
る。また、これらの種々のパラメータならびにリムとボ
スとの間に任意の予荷重の大きさを注意深く選択するこ
とにより、スポーク１８がリム１４に作用する力に影響
を与えることができる。留意すべき点は、ボスをリムと
駆動係合状態に、維持するために、材料の撓みと幾何学
的な撓みの組合わせから生ずるボスの総合的な撓みをリ
ムの撓みと少なくとも等しくしなければならないことで
ある。
第９ｂ図は、ボスの撓みがリムの撓みよりも大きい場合
を例示している。撓みの増大は、みぞ１４Ｇの幾何学的
形状により収容され、かつ第９ｂ図においては、休止し
た場合および所定速度で回転している場合（点線で示し
た）のボスとリムとの間の間隙の大きさの差異により示
されている。第９ｂ図では、スポーク１８は、上方にわ
ん曲している。　当業者は、面述した本発明の教旨に基
づいて、種々の変更、変型を実施することができる。こ
れらの変更、変型は、特許請求の範囲に記載の本発明の
範囲内にあると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による超遠心分離機ロータの平面図、第
２図は第１図を裁断線２−２に沿って裁った側面断面図
、第３ａ図および第３ｂ図は第１図および第２図に示す
ロータに有用な試料キャリヤーの側面図および断面図、
第４ａ図および第４ｂ図は試料キャリヤーの別の実施例
の正両立面図および上方から見た平面図、第５ａ図およ
び第５ｂ図は試料キャリヤーのさらに別の実施例の側面
図および上方から見た平面図、第６図は本発明によるロ
ータのスポーク付きボスを製造する場合に使用されるレ
イアップ工具の側面図、第７図および第８図は本発明に
よるロータを製造する場合に使用される代表的な層の平
面図、そして第９ａ図および第９ｂ図はロータが所定速
度で回転するときのロータの撓みを示す様式化した図で
ある。 ｌＯ・・・ロータ、１２・・・ボス、１４・・・リム、
１４Ａ、１４Ｂ・・・リング、１４Ｓ・・・内周面、１
４Ｇ・・・みぞ、１６・・・中央本体部分、１８・・・
・スポーク、２０・・・装着部材、Ｍ・・・駆動エネル
ギ供給源、３０・・・凹部、３６．３６’　、３６″・
・・試料キャリヤー、３８．３８’　　、３８″・・・
開口部、３６Ｓ、３６’　　Ｓ、３６″Ｓ・・・外面、
４０・・・試料容器、４３．４３″・・・切欠部、４４
・・・キー、４６・・・容器、４６Ｓ・・・テーバ面、
ＶＣＬ・・・・回転軸線、５６Ｃ，５６Ｎ・・・切欠部
、５６゜５８・・・層。 特許出願人　　イー・アイ・デュポン・ド・ネモアース
・アンド・コンパ二一 Ｆｉｇ、　９ａ Ｆｉｇ、９ｂ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）半径方向の内面に配置された円周方向のみぞを有す
    る環状リムを備え、前記リムは関連した第１の所定の剛
    性を有し、さらに、複数個の層により形成されたボスを
    備え、前記ボスは中央本体部分および半径方向に外方に
    延びるわん曲したスポークの列を有し、前記スポークの
    各々の半径方向の外側端部は前記リムの内周面に配置さ
    れたみぞ内に駆動関係に収納され、前記ボスは関連した
    第２の所定の剛性を有し、さらに、隣接したスポークの
    組の間に形成された円周方向の位置において前記リムに
    装着された試料キャリヤーの列と、ロータを所定の回転
    速度において回転させてそれにより遠心力を前記ボスお
    よびリムに作用させて前記ボスおよびリムを剛性の差異
    および前記スポークのわん曲部分の扁平化のために半径
    方向に撓ませる装置とを備え、前記ボスの撓みが前記リ
    ムの撓みに少なくとも等しくなるようにしたことを特徴
    とする遠心分離機ロータ。 ２）前記スポークが中央本体部分の平面に対して上方に
    わん曲することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載のロータ。 ３）前記スポークが中央本体部分の平面に対して下方に
    わん曲することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載のロータ。 ４）各々の試料キャリヤーが試料収納開口部を有する部
    材を備え、前記部材の一方の面は前記リムの内面の形状
    に合致した形状に形成されており、前記一方の面は前記
    リムのみぞ内に締りばめ収納されるサイズに形成された
    突起部を有し、前記試料キャリヤーが該キャリヤーの質
    量およびその内部に収納可能な試 料の質量を前記リムにほぼ均等に分布させる形状に構成
    されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    ロータ。 ５）各々の試料キャリヤーが試料収納開口部を有する部
    材を備え、前記部材の一方の面は前記リムの内面の形状
    に合致した形状に形成されており、前記一方の面は前記
    リムのみぞ内に絞りばめ収納されるサイズに形成された
    突起部を有し、前記試料キャリヤーが該キャリヤーの質
    量およびその内部に収納可能な試料の質量を前記リムに
    ほぼ均等に分布させる形状に構成されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項に記載のロータ。 ６）各々の試料キャリヤーが試料収納開口部を有する部
    材を備え、前記部材の一方の面は前記リムの内面の形状
    に合致した形状に形成されており、前記一方の面は前記
    リムのみぞ内に締りばめ収納されるサイズに形成された
    突起部を有し、前記試料キャリヤーが該キャリヤーの質
    量およびその内部に収納可能な試料の質量を前記リムに
    ほぼ均等に分布させる形状に構成されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項に記載のロータ。 ７）前記部材に少なくとも１個の切欠部が形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のロー
    タ。 ８）前記部材に少なくとも１個の切欠部が形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のロー
    タ。 ９）前記部材に少なくとも１個の切欠部が形成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のロー
    タ。 １０）前記試料収納開口部の軸線がロータの回転輪線に
    平行であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
    載のロータ。 １１）前記試料収納開口部の軸線がロータの回転軸線に
    平行であることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記
    載のロータ。 １２）前記試料収納開口部の軸線がロータの回転輪線に
    平行であることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記
    載のロータ。 １３）前記試料収納開口部の軸線がロータの回転輪線に
    対して傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項に記載のロータ。 １４）前記試料収納開口部の軸線がロータの回転輪線に
    対して傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項に記載のロータ。 １５）前記試料収納開口部の軸線がロータの回転軸線に
    対して傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲第
    ６項に記載のロータ。
JP61289105A 1985-12-06 1986-12-05 可撓性複合超遠心分離機ロ−タ Granted JPS62136259A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/805,709 US4991462A (en) 1985-12-06 1985-12-06 Flexible composite ultracentrifuge rotor
US805709 1985-12-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62136259A true JPS62136259A (ja) 1987-06-19
JPS6348591B2 JPS6348591B2 (ja) 1988-09-29

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ID=25192304

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61289105A Granted JPS62136259A (ja) 1985-12-06 1986-12-05 可撓性複合超遠心分離機ロ−タ

Country Status (5)

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US (1) US4991462A (ja)
EP (1) EP0224927B1 (ja)
JP (1) JPS62136259A (ja)
CA (1) CA1284279C (ja)
DE (1) DE3670582D1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018501100A (ja) * 2015-01-05 2018-01-18 ファイバーライト・セントリフュージ・エルエルシー 固定角度の遠心分離機のロータ

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