KR20170045333A

KR20170045333A - 원심 분리기용 신속 마개

Info

Publication number: KR20170045333A
Application number: KR1020177008481A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 횔데르레; 클라우스-귄터 에베르레
Original assignee: 안드레아 헤티히 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-04-26
Also published as: US10632475B2; EP3186009B1; US20170252754A1; DE102014112501A1; CN106856657B; KR102008269B1; EP3186009A1; DE102014112501B4; CN106856657A; WO2016030070A1

Abstract

본 발명은 구동 샤프트(12), 제거 방향(66)으로 축 탈착이 가능하도록 상기 구동 샤프트(12) 상에 장착된 로터(40), 상기 로터(40)와 상기 구동 샤프트(12) 내에 일체형으로 형성되고 제거 방향(66)으로 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 로터(40)를 고정시키는데 사용될 수 있는 신속-작용 마개(54), 상기 로터(40)의 록킹 부재(46)에 의해 맞물린 상기 구동 샤프트(12) 내의 지지대(50, 52), 및 활성화되면 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 로터(40)를 고정시키고 상기 로터(40)의 상기 록킹 부재(46)와 상기 구동 샤프트(12)의 상기 지지대(50, 52) 사이에서 작용하는 적어도 하나의 블로킹 요소(76)를 포함하고, 상기 신속-작용 마개(54)는 힘-전달 요소(58, 72)를 포함하는 원심 분리기(10)에 관한 것이다. 본 발명은 상기 블로킹 요소(76)가 상기 힘-전달 요소(58, 72)를 통해 작동 요소(100, 100a)에 능동적으로 연결되고, 상기 신속-작용 마개(54)를 고정 해제하는 것은 상기 작동 요소(100, 100a), 상기 힘-전달 요소(58, 72), 및 상기 블로킹 요소(76)를 상기 록킹 부재(46)에 대해 상기 구동 샤프트(12)에 평행한 방향으로 이동시킴으로써 이루어지고, 고정 해제 시, 상기 작동 요소(100, 100a)는 상기 구동 샤프트(12)를 향해 이동되고, 고정 시, 일측의 상기 힘-전달 요소(58, 72)와 상기 블로킹 요소(76), 및 타측의 상기 록킹 부재(46)는 서로를 향해 상대적으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

Description

원심 분리기용 신속 마개{QUICK CLOSURE FOR A CENTRIFUGE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 명시된 유형의 원심 분리기에 관한 것이다.

종래에 알려진 탈착 가능한 로터를 구비한 원심 분리기들은 로터를 구동 샤프트 상에 축 고정(axially locking) 하기 위한 수단을 구비하기 때문에 로터 고정을 위한 복잡한 장착 절차나 특별한 도구를 필요로 하지 않는다. 가령 DE 695 14 988 T2에서는 로터가 원심 분리기 상에 배치되었을 때 자동으로 고정 위치로 이동하는 원심 분리기를 제안한다. 더 구체적으로는, 스프링이 장착된 볼트가 구동 샤프트 내의 오목부와 맞물림으로써, 로터의 축 고정을 보장한다. 그러나, 여기서의 단점은 고정 메커니즘을 위한 충분한 접촉면을 제공하기 위해서는 구동 샤프트의 상당 부분이 로터를 관통해야 하고, 로터 아래에서 고정이 이루어져야 한다는 것이다. 이는 더 큰 공간을 필요로 한다. 게다가, 고정 메커니즘의 일부를 구동 샤프트 내에 제공하게 되면, 구동 샤프트가 약해진다. 이는 그 결과로 나타나는 허용 속도 및/또는 그러한 디자인의 내구성을 제한한다.

DE 20 2010 014 803 U1에서는 일반적인 유형의 원심 분리기를 기재하고 있다. 이 원심 분리기는 로터를 구동 샤프트에 고정시키는 고정 시스템을 포함하는 로터 베어링을 구비한다. 이 고정 시스템은 회전축에 수직으로 연장형성된 축을 구비하고, 고정 위치와 고정 해제 위치 사이에서 상기 축을 중심으로 피봇될 수 있는 고정 레버들을 구비한다. 고정 위치에서는, 고정 레버가 구동샤프트 내의 환형 홈과 맞물림으로써, 구동 샤프트 상에 로터를 축 고정시킨다. 회전 속도에 따라, 고정 레버들은 고정 해제 위치에서 고정 위치로 자동으로 이동될 수 있다. 약 600 rpm에서, 종종 실험실용 원심 분리기는 첫번째 공진을 통과한다. 그러나, 이러한 속도에서, 일반 원심 분리기는 주요 축 유지력을 달성할 수 없다.

WO 2011/054906 A1에는 고정 메커니즘에 의해 구동 샤프트에 연결될 수 있는 로터를 구비하는 원심 분리기가 기재되어 있다. 고정 메커니즘은 구동 샤프트에 평행하게 연장형성된 축을 중심으로 피봇될 수 있는 블레이드를 구비하는데, 이 블레이드는 속도에 따라 고정 위치에 유지될 수 있도록 하는 질량 분포를 갖는다. 이 블레이드는 구동 샤프트에서 환형 홈과 맞물린다.

US 2008/0146429 A1에서는 구동 샤프트에 수직인 손잡이에 의해 고정 해제 위치에서 고정 위치로 이동될 수 있는 단일 록킹 부재를 기재한다.

본 발명의 목적은 상기 언급한 단점들을 극복하고, 특히 또한 속도와 상관없이 로터의 축 고정을 보장하는, 간단하고 신뢰할 수 있는 신속-작용 마개(quick-action closure)를 갖는 탈착 가능한 로터를 구비한 원심 분리기를 제공하는 것이다. 특히, 고정을 위한 로터의 영역에 대해 요구되는 공간이 더 작은 고정 메커니즘을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징들과 그 전제부의 특징들의 조합을 통해 달성된다.

하위 청구항들에는 본 발명의 이로운 실시 예들이 명시되어 있다.

본 발명은 구동 샤프트 상에 로터가 장착되었을 때, 로터와 구동 샤프트의 제거 방향으로 로터의 신뢰할 수 있는 축 고정을 폐쇄 장치를 통해 보장할 수 있다고 밝혀진 사실을 바탕으로 하는데, 이때 폐쇄 장치에서는 구동 샤프트의 더 넓혀진 부분이 로터 개구부를 통과하도록 연장형성되고, 상기 로터 및 더 넓혀진 부분 사이의 폐쇄 장치는 로터를 제거 방향으로 구동 샤프트에 대해 고정시키기 위해 개구부를 차단한다. 이는 생산이 용이한 수단을 사용해, 높은 속도 및 원심 분리기 구성 요소들의 결과적인 탄성 변형에도 불구하고, 로터를 구동 샤프트에 신뢰할 수 있게 고정시키고 로터를 원심 분리기 내의 제 위치에 안전하게 유지시킬 수 있는 간단한 접근 방법이다.

본 발명에 따르면, 원심 분리기는 구동 샤프트, 축상에서 제거 방향으로 탈착가능하게 상기 구동 샤프트에 장착된 로터, 상기 로터와 상기 구동 샤프트에 일체형으로 형성되고 제거 방향으로 상기 구동 샤프트에 대해 상기 로터를 고정시키는데 사용되는 신속-작용 마개, 상기 로터의 록킹 부재에 맞물리는 상기 구동 샤프트 내의 지지대(abutment), 및 활성화되면 상기 구동 샤프트에 대해 상기 로터를 고정시키고 상기 로터의 상기 록킹 부재와 상기 구동 샤프트의 지지대 사이에서 작용하는 적어도 하나의 블로킹 요소(blocking element)를 포함한다. 상기 신속-작용 마개는 힘-전달 요소를 구비한다. 상기 블로킹 요소는 상기 힘-전달 요소를 통해 손잡이에 능동적으로 연결되고, 상기 신속-작용 마개의 고정 및/또는 고정 해제는 각각 상기 손잡이와 상기 힘-전달 요소를 상기 구동 샤프트에 평행한 방향으로 이동시킴으로써 이루어지고, 고정 해제 시, 상기 손잡이는 상기 구동 샤프트 방향으로 이동되고, 고정 시, 상기 손잡이는 그 반대 방향으로 이동되는 것이 특히 바람직한 것으로 나타났다. 이러한 배열에서는, 상기 로터의 장착 및 제거가 상기 로터의 고정 및 고정 해제와 잘 조합될 수 있다. 필요한 부품의 개수가 적기 때문에, 이 해결 방안은 비교적 고장이 잘 나지 않는다. 또한, 이 디자인은 상기 로터를 상기 구동 샤프트에 축 고정시키는데 있어서 상기 구동 샤프트의 비교적 작은 단부만을 사용해도 가능하고, 횡력을 가하고 상기 구동 샤프트의 일정한 길이 부분을 필요로 하는 고정 메커니즘이 필요하지 않다는 이점이 있다. 따라서, 이러한 접근 방법은 공간을 덜 차지하고, 상기 구동 샤프트가 약해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 로터는 속도와 상관없이 언제나 신뢰할 수 있게 고정된다.

상기 고정 위치에서, 스프링 힘에 의해 상기 블로킹 요소는 미리 힘을 인가받아(pre-loaded) 고정 위치에 있고, 이를 위해서는, 적어도 하나의 스프링이 제공되어야 한다. 이는 유지력을 증대시킨다.

상기 로터를 상기 구동 샤프트에 더 신뢰할 수 있게 고정시키기 위해, 상기 고정 위치에는 상기 록킹 부재 주변에 서로 균일하게 이격 배치되는 복수의 블로킹 요소가 제공될 수 있다. 게다가 이를 통해, 상기 신속-작용 마개에 완전히 회전 대칭적인 디자인을 부여함으로써, 불균형의 위험을 최소화하는 것이 용이해진다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 블로킹 요소들은 스프링, 특히 탄성적으로 편향가능한 핑거(fingers)에 연결된다. 이 핑거는 공통 지지부(common support)에 연결되고, 상기 블로킹 요소는 상기 록킹 부재 방향으로 미리 힘이 인가되어 있다. 스프링-장착 및 공통 지지부에 핑거를 배열함으로써, 상기 로터가 상기 원심 분리기 상에 장착되었을 때 상기 블로킹 요소들이 상기 록킹 부재와 상기 지지대 사이의 의도된 위치 안으로 용이하게 이동될 수 있고, 따라서, 상기 로터를 상기 구동 샤프트에 축 고정시킨다.

또 다른 유리한 실시 예에 있어서, 상기 블로킹 요소, 상기 스프링 및 상기 지지부는, 록킹 유닛을 구성하는 일체형 유닛을 형성한다. 이는 구성 요소들의 개수를 줄이고 장착을 용이하게 한다.

상기 블로킹 작용을 더 개선하기 위해, 상기 블로킹 요소의 형상은 그것과 연계된 상기 록킹 부재의 영역에 맞게 조정된다.

특히 고정 작용을 더 단순화시키는 것은, 회전 대칭적인 디자인을 갖는 록킹 부재에 의해 달성되는데, 이는 얼마나 많은 블로킹 요소들이 있고, 상기 로터가 상기 원심 분리기 상에 배치되었을 때 상기 로터가 어떻게 수평으로 배향되는지가, 상관없게 만들기 때문이다. 상기 록킹 부재는 특히 처음에는 상기 구동 샤프트 방향으로 원뿔형으로 넓어지고, 그 이후에는 일정 영역들에서 다시 좁아지는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 록킹 부재는 상기 로터와 일체형으로 형성되고, 상기 로터와 동일한 물질로 이루어진다. 이는 구성 요소의 개수를 더 줄이고, 이에 따라 안정성을 증대시킨다.

본 발명의 또 다른 유리한 일 실시 예에 있어서, 상기 록킹 유닛은 록킹 스프링들에 의해 상기 고정 위치 내로 설치된 록킹 피스톤 상에 장착된다. 상기 스프링을 설치하는 것은, 상기 로터의 삽입 시, 상기 록킹 부재에 의한 상기 블로킹 요소에 가해진 압력에 대항해 상기 블로킹 요소가 상기 록킹 부재를 완전히 둘러싸는 것을 보장하도록 작용하다. 상기 록킹 피스톤은 상기 록킹 스프링과 상기 록킹 유닛 사이의 연결 링크로서의 역할을 한다. 상기 록킹 피스톤은 상기 모터를 바라보는 그 일측에 상기 록킹 스프링을 단단히 장착하는데 사용될 수 있다. 상기 로터를 바라보는 그 타측에는, 상기 록킹 유닛을 수용하고, 가령 상기 로터의 부적절한 배치 결과 상기 록킹 유닛이 상기 록킹 챔버 내에서 미끄러지거나 기울어지는 것을 바로잡을 수 있는 충분한 공간이 제공된다.

고정하는 과정을 더 자동화하고 더 안정화시키기 위해, 상기 구동 샤프트는 정지부(stop)를 구비하며, 정지부에 대하여 록킹 피스톤이 그 최대 개방 위치에 유지된다.

상기 신속-작용 마개를 고정 해제하기 위한 특별한 구조의 메커니즘은, 상기 손잡이에 연결된 핀의 형태로 된 상기 힘-전달 요소를 제공하는 것이다. 상기 손잡이를 모터를 향해 가압하면, 상기 록킹 유닛이, 상기 록킹 피스톤과 함께, 상기 록킹 부재로부터 멀어져 상기 정지부에 대해 가압된다. 그 결과, 상기 블로킹 요소들은 상기 록킹 부재의 외부 윤곽부를 따라 편향될 것이고, 이는 상기 구동 샤프트 상의 상기 로터의 축 고정을 제거함으로써, 상기 로터가 제거되도록 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 지지대는 상기 록킹 부재를 삽입하기 위한 개구부를 구비하고, 상기 로터의 상기 록킹 부재와 맞물리고, 상기 록킹 유닛, 상기 록킹 피스톤, 상기 스프링 및 상기 정지부를 수용하는, 록킹 챔버의 경계의 일부이다. 상기 록킹 챔버와 상기 지지대를 일체형 유닛으로 제공하면, 고정의 신뢰감이 더 증대된다.

불균형 발생을 방지하기 위해, 상기 록킹 부재, 상기 록킹 챔버, 상기 록킹 유닛, 상기 손잡이 및/또는 상기 구동 샤프트를 서로 동심을 갖도록 배열하는 것이 유리하다.

장착과 제거를 용이하게 하기 위해, 상기 신속-작용 마개를 고정 및/고정 해제하기 위한 블로킹 요소들은, 상기 블로킹 요소들이 상기 구동 샤프트 중심축에 대해, 상기 록킹 부재의 가장 넓은 부분을 통과하도록 하기 위해 상기 스프링에 의해 탄성적으로 편향될 수 있다.

바람직한 일 실시 예에서, 상기 록킹 부재는 상기 블로킹 요소들을 위한 제어 표면을 구비하는데, 상기 로터를 상기 제거 방향 반대 방향으로 이동시켜서 상기 신속-작용 마개의 고정 위치로 삽입시키면, 상기 블로킹 요소들은 이 제어 표면을 따라 상기 구동 샤프트를 향해 이동되고 상기 구동 샤프트에 대해 상기 고정 위치 안으로 안내된다. 상기 로터가 제거되어도 똑같은 원리가 적용된다.

본 발명의 또 다른 이점과 특징, 그리고 있을 수 있는 적용 방법 등에 대해서는 아래에서 설명하는 내용으로부터 취합할 수 있고, 아래의 설명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 한다.

본 명세서, 청구항 및 도면에 사용된 용어 및 관련 참조 부호들은 이하 '참조 부호 리스트'에 나열된 바와 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 원심 분리기의 중심 축을 따라 뚜껑과 구동 샤프트를 구비하는 앵글 로터의 단면도이고;
도 2는 뚜껑이 제거된 상태의, 도 1의 로터와 구동 샤프트의 단면도이고;
도 3은 록킹 스프링과 블로킹 요소의 일체형 유닛의 세부 사시도이고;
도 4는 신속-작용 마개는 고정 해제 상태에 있지만 로터는 여전히 샤프트 상의 제 위치에 있는, 도 1의 세부 확대도이고;
도 5는 신속-작용 마개가 로터와 구동 샤프트의 고정 상태에 있는 상태의, 도 1의 세부 확대도이고;
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 로터는 구동 샤프트로부터 제거되고, 핀과 스프링은 아직 풀지 않은 상태의, 뚜껑은 없고 고정 해제를 위한 손잡이를 구비한 스윙-아웃(swing-out) 로터의 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 로터는 제거되었으나, 스프링은 여전히 인장되어 있고, 록킹 피스톤은 아직 정지부와 접촉하도록 이동되지 않은 상태의, 구동 샤프트의 일부를 도시한 단면도이고;
도 7a는 도 6a에서와 같이 구동 샤프트에서 로터는 제거되었으나, 스프링은 해제된 상태의, 로터의 일부를 도시한 단면도이고;
도 7b는 도 6b에서와 같이 로터는 제거되었으나, 스프링은 해제되고 록킹 피스톤은 정지부(stop)와 접촉하도록 이동된 상태의, 구동 샤프트의 일부를 도시한 단면도이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 앵글 로터를 구비한, 도면부호 10으로 표시된 원심 분리기의 수직 단면을 도시한 단면도이다. 간략히 설명하도록, 하위 구조는 도시하지 않고, 구동 샤프트(12)의 상부만 개략적으로 도시했다. 로터(40)가 구동 샤프트(12) 상에 장착되었다. 더 명백한 도시를 위해, 도 4에서는 고정 해제 상태인 경우의 도 1의 세부 확대도를 제공하고, 도 5에서는 고정 상태인 경우의 도 1의 세부 확대도를 제공한다. 도 6a, 도 6b 및 도 7a, 도 7b는 뚜껑 없는 스윙-아웃 로터를 구비한 원심 분리기인 본 발명의 제2 실시예를 도시하고 있다. 그러나, 구동부 측의 경우, 고정/고정 해제가 제1 실시예와 동일한 방식으로 달성된다.

상기 도면들에 도시된 실시예에서는, 원심 분리기(10)가, 원통형 구동 샤프트(12), 및 구동 샤프트(12) 상에 장착되고 구동 샤프트에 비회전식으로(non-rotatably) 연결된 어댑터(adapter, 14)를 포함한다. 어댑터(14) 상에는 로터(40)의 로터 허브(42)가 장착되고 동심(concentrically) 배열된다. 어댑터(14) 와 로터 허브(42), 그리고 이에 따른 구동 샤프트(12)와 로터(40)는 비회전식으로 연결되는데, 이에 대해서는 추후 더 자세히 설명할 것이다. 로터(40)는 신속-작용 마개(54)를 포함한다. 이러한 신속-작용 마개(54)는 로터(40)를 어댑터(14)에, 나아가 구동 샤프트(12)에 연결하는데 사용된다.

어댑터(14)는 또한, 구동 샤프트(12)와 일체형 유닛으로 설계될 수 있고, 이에 따라 로터 허브(42)를 조정할 수 있다. 아니면, 어댑터(14)는 단지 선택 사항이 될 수 있다. 그리고 그 대신, 구동 샤프트(12)가 로터 허브(42)를 직접 수용하도록 설계될 수도 있다.

도 6b와 도 7b에서 볼 수 있는 바와 같이, 어댑터(14)는, 제거 방향(66)으로 봤을 때, 원통형 외측부(20) 및 상부 전면부(20a) 상에서 구동 샤프트(12)의 단부 섹션을 둘러싸는 하부 원주벽(16)을 구비한다. 하부 원주벽(16)은 구동 샤프트(12)의 자유단에 맞게 조정되고 그에 대해 지지되는 내부 윤곽부(18)를 구비한다. 또한, 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c) 및 외부 윤곽부(25a, 25b)를 구비하는 상부 원주벽(22)이 제공된다. 상부 원주벽(22)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c)는 두 부분으로 형성되는데, 장형 세그먼트(24a)가 구비되며, 이 장형 세그먼트(24a)의 로터-측 단부 이후에는 어깨부(24b)가 이어진다. 이 어깨부(24b) 이후에는 단형 세그먼트(24c)가 이어지는데, 이 단형 세그먼트(24c)의 내경은 장형 세그먼트(24a)의 내경보다 크다. 하부 원주벽(16)의 내부 윤곽부(18)와 상부 원주벽(22)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c) 사이에는 하단측(28), 상단측(30), 및 동심 나사형 구멍(32)을 구비하는 분리벽(26)이 형성된다. 하단측(28)은 구동 샤프트(12)의 전면(20a)에 대해 지지된다. 나사형 볼트(34)는 분리벽(26)에서 동심 나사형 구멍(43)에 맞물린다. 또한, 구동 샤프트(12)의 전면(20a)에는 핀들이 제공되며, 이 핀은 분리벽(26) 내의 보어(bores)에 맞물린다. 이 핀들은 설명의 간단함을 위해 도면에서는 생략되었다. 이러한 방식으로, 구동 샤프트(12)와 어댑터(14)는 서로 비회전식으로 연결된다.

또는, 구동 샤프트(12)는, 어댑터(14)가 구동 샤프트(12)의 중심에 오도록 조정하기 위한 원뿔형 부분(cone)을 구비한다. 이 원뿔형 부분은 제거 방향(66)과 반대 방향으로 넓어진다. 어댑터(14)는 구동 샤프트(12)의 외부 형상에 적합하게 조정된다. 어댑터와 구동 샤프트는 토크 전달(transmission of torque)을 위해 함께 나사 결합된다.

어댑터(14)의 외부 윤곽부(25a, 25b)는 기본적으로 로터 허브(42)의 내부 프로파일에 맞게 조정되고, 어깨부(21)에서 봤을 때, 먼저 상단으로 향할수록 점점 가늘어지는 원뿔형 부분(25a)의 형태로 연장형성된 다음, 원통형 부분(25b) 형태로 연장형성된다.

로터 허브(42)의 내부 프로파일은 상단에서 자유단인 어댑터(14)의 상부 원주벽(22)의 단부를 넘도록 연장형성된 다음, 로터허브(42)에 비회전식으로 연결된 로터 중심 영역(44)으로 이어진다(transition).

로터 중심 영역(44)은 제 위치에 축 고정되기 위해, 어댑터(14)로 돌출되는 록킹 부재(46)(locking member), 및 외부 윤곽부(47)를 구비하는데, 이 외부 윤곽부(47)의 직경은 제거 방향(66)의 반대 방향에서 봤을 때, 가장 넓은 지점(47a)까지는 넓어진 다음, 다시 줄어든다. 원주가 제거 방향(66)과 반대 방향으로 줄어드는 외부 윤곽부(47)의 영역은 제어 표면(47b)을 구성하는데, 그 기능에 대해서는 추후 설명하기로 한다. 록킹 부재(46)는 어댑터(14)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c)로부터 이격되고 대략 어댑터(14)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c)의 어깨부(24b) 까지 축 방향으로 연장형성된다. 록킹 부재(46)에는 보어(48)가 제공되고, 이 보어(48)는 구동축(13)에 동심을 갖도록 연장형성된다.

분리벽(26) 위의 어댑터(14) 내부에는 신속-작용 마개(54)의 샤프트-측 부분이 형성된다. 이 부분은 도 3의 사시도에 도시된 바와 같이 록킹 유닛(70)(locking unit)을 포함하고, 이 록킹 유닛(70)은 연결 링(72)을 통해 상호 연결된 네 개의 록킹 스프링(74)(locking spring)으로 구성되고 그들 각각의 단부에 장착된 블로킹 요소(76)를 구비한다. 록킹 유닛(70)은 스프링(56)에 의해 제거 방향(66)으로 설치되고 분리벽(66)에 대해 지지되는 록킹 피스톤(58)(locking piston) 상에 장착된다. 록킹 피스톤(58)의 외부 윤곽부(60a, 60b, 60c)는, 구동 샤프트(12)를 마주보는 그 단부에, 어댑터(14)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c)로부터 이격된 원통형 세그먼트(60a)를 구비한다. 그 다음에는 어깨부(60b)가 이어지고, 그 다음에는 원통형 세그먼트(60c)가 이어지는데, 이 원통형 세그먼트(60c)는 어댑터(14)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c)에 대해 지지되고 내부 윤곽부를 따라 이동될 수 있다. 원통형 세그먼트(60a)는 어깨부(60b)에 대해 지지되는 스프링(56)의 단부에 의해 둘러싸여 있다. 록킹 피스톤(58)의 하단 세그먼트(62)에는 오목부(64)가 제공되는데, 이 오목부(64)는 록킹 스프링(74)의 맞은편 상의 연결 링(72)에 장착된 위치 핀(72a)과 맞물린다.

어댑터(14)의 세그먼트(24c) 안으로 인접 삽입부(50)가 나사 결합되어 세그먼트(24c)의 단부를 따라 연장형성되는데, 이때 세그먼트의 단부는 상단이 개방되고, 세그먼트(24c) 위의 외부 윤곽부는 로터 중심 영역(44)의 내부 윤곽부에 맞춰져 있다. 인접 삽입부(50)는 보어(51)를 포함하는데, 이 보어(51)의 상단은 록킹 부재(46)의 가장 넓은 지점(47a)이 통과할 수 있도록 크기가 형성된다. 보어(51)는 하단을 향해 원뿔형으로 넓어지고 인접 표면(52)을 형성하는데, 인접 표면(52)의 기능에 대해서는 추후 설명할 것이다.

어댑터(14)의 내부 윤곽부(24a, 24b, 24c)는, 인접 삽입부(50)의 인접 표면(52)과 함께, 그리고 로터(40)가 제 위치에 있는 상태에서 록킹 부재(46)의 외부 윤곽부(47)와 함께, 록킹 챔버(78)(locking chamber)의 경계를 형성하며, 이 경계에서 로터(40)가 고정 및/고정 해제되고, 그에 따라 제 위치에 축 고정된다.

로터(40) 상부에는 탈착형 뚜껑(82)이 제공되는데, 이 탈착형 뚜껑(82)은 손잡이(90)와 비탈착형 유닛을 형성한다. 손잡이(90)는 구동 샤프트(13)와 동심을 갖도록 뚜껑(82)의 상단에 장착되는데, 이때 손잡이(90)의 하우징(92)은 회전 대칭적인 외부 윤곽부(92a) 및 원통형 내부 윤곽부(92b)를 구비하고, 부분적으로 뚜껑(82)의 오목부(84)를 통해 연장형성된다.

로터 중심 영역(44)의 상단에는 구동 샤프트(13)에 대해 동심을 갖도록 연장형성된 벽(80)이 제공된다. 플랜지와 유사한 형태의 위치 결정 링(locating ring, 96)이 그 구동 측 단부에 장착된 중심 조정 핀(94)이, 마찬가지로, 벽(80) 내에 동심을 갖도록 장착되고, 위치 결정 링(96)을 통해 벽(80)에 나사 결합됨으로써 로터(40)에 연결된다. 중심 조정 핀(94)은 제거 방향으로 원뿔형으로 점점 가늘어지는 자유단(95a) 뿐만 아니라 자유단(95a)과 위치 결정 링(96) 사이에 배열된 원통부(95b)를 구비한다. 뚜껑(82)이 제 위치에 있을 때, 자유단(95a)과 원통부(95b)는 손잡이(90)의 하우징(92)에 맞물린다. 원통부(95b)의 외부 윤곽부는 뚜껑(82)을 제 위치에 고정시킬 수 있도록 하우징(92)의 내부 윤곽부(92b)에 맞게 조정되는 한편, 자유단(95a)의 외부 윤곽부는 뚜껑(82)이 장착될 때 뚜껑(82)이 중심에 오는 것을 용이하게 하기 위해 원뿔 형상을 갖는다. 손잡이(90)와 함께 뚜껑(82)을 중심 조정 핀(94)에서 탈착하기 위해 스냅식 고정부(snap lock)가 사용된다.

신속-작용 마개(54)의 로터측 부분은 손잡이(90)의 안쪽, 특히 중심 조정 핀(94)의 안쪽에 본질적으로 위치된다. 이는 작동 핀(100)을 포함하는데, 이 작동 핀(100)의 길이는 손잡이(90)의 축 길이보다 길고 샤프트 측의 록킹 부재(46)를 통과하여 록킹 피스톤(58)의 하단 영역(62)에 대해 지지된다. 또한, 신속-작용 마개(54)의 로터-측 부분은 제거 방향(66)으로 작동 핀(100)에 작용하는 스프링(104)을 포함한다. 중심 조정 핀(94)의 내부 윤곽부(94a)는 부분적으로 작동 핀(100)의 안내 튜브 역할을 한다. 작동 핀(100)의 제거 방향(66)으로의 수직 이탈을 제한하기 위해, 작동 핀(100)의 직경을 넓히는 역할을 하는 원주 크로스 피스(102)가 제공된다. 손잡이(90)를 마주보는 측에서는, 크로스 피스(102)가 작동 핀(100)과 함께 어깨부(102a)를 형성하는데, 이 어깨부는, 작동 핀(100)이 제거 방향(66)으로 이동될 때 중심 조정 핀(94)의 내부 윤곽부(94a)의 연계된 어깨부(94b)에 대해 지지됨으로써 추가적인 이탈을 방지하게 된다. 반대편에서, 축 방향에서 봤을 경우, 크로스 피스(102)가 작동 핀(100)과 함께 어깨부(102b)를 형성하는데, 이 어깨부(102b)는 스프링(104)에 대한 접촉 표면을 형성한다. 스프링(104)은, 어깨부(102b)로부터 멀리 떨어진 단부에서, 벽(80)에 의해 제한된 손잡이(90)를 위한 수용 섹션(81)에서 로터(40) 상에 안착된다. 또는, 스프링(104) 또한 생략될 수 있는데, 그러한 경우, 작동 핀(100)은 스프링(56)이 작용하는 록킹 피스톤(58) 하고만 협력하게 된다. 두 가지 선택의 경우 모두, 작동 핀(100)의 자유단은 작동 버튼(100a)을 구성한다. 고정 해제는 손잡이(90)와 작동 버튼(100a)의 협력을 통해 달성된다. 작동 버튼(100a)은 가압되어야 하는데, 그러한 경우 손잡이가 사용자에게는 지지대 역할을 하게 되고, 이를 통해 특히 손잡이(90)를 사용해 로터(40)를 제거할 수 있다.

도 4는 신속-작용 마개(54)를 도시한 것으로, 로터(40)가 여전히 어댑터(14) 상의 제 위치 있는 상태의, 도 1에 도시된 원심 분리기의 중심축에 따른 단면도를 상세히 나타낸 것이다. 작동 핀(100)은 스프링(104)의 작용에 대항하여, 제거 방향(66)의 반대 방향으로 가압되어 있다. 이로써, 또한, 하단 영역(62)이 샤프트-측 상에서 작동 핀(100)과 접촉하고 있는 록킹 피스톤(58)이, 록킹 챔버(78) 내에서 제거 방향(66)에 반대 방향으로 스프링(56)의 작용에 대항하여 이동(displace)되어, 나사형 볼트(34)의 헤드부(38)에 대해 지지되도록 한다. 위치 결정 핀(72a)에 의해 록킹 피스톤(58)의 하단 영역(62)에 고정된(anchored) 록킹 유닛(70)은, 마찬가지로 구동 샤프트(12)의 방향으로 이동(displace)됨으로써, 블로킹 요소(76)의 자유단는 록킹 부재(46)의 제어 표면(47b) 상에 접하게 되며, 이에 따라, 록킹 부재(46)와 인접 표면(52) 사이의 고정 위치의 바깥에 있게 된다.

더 명료한 설명을 위해, 도 6a와 도 6b에서는 로터-측 세부도(도 6a)와 샤프트-측 세부도(도 6b)를 별도로 도시하고 있다.

고정을 위해, 작동 핀(100) 상의 압력이 제거 방향(66)의 반대 방향으로 해제된다. 로터를 장착할 때, 작동 핀(100)은 이러한 목적으로 수동으로 작동될 필요가 없으며, 로터(40)의 중량 힘 그리고 필요한 경우 사용자에 의해 가해지는 약간의 하향 압력이면 충분하다. 이로써, 록킹 피스톤(58)과, 이에 따라 록킹 피스톤(58) 상에 장착된 록킹 유닛(70)이, 스프링(56)의 작용으로 인해, 제거 방향(66)으로 이동된다. 이 과정에서, 블로킹 요소들(76)은 록킹 부재(46)의 제어 표면(47b)을 따라 가장 넓은 지점(47a)을 지나 록킹 부재(46)의 외부 윤곽부(47)와 인접 표면(52) 사이의 고정 위치 내로 슬라이딩 된다. 로터(40)의 중량 힘은 제어 표면(47b) 위로 슬라이딩되는 록킹 유닛(70)의 블로킹 요소(76)에 대해 반작용을 일으킨다. 록킹 스프링(74)의 탄성적인 설계로 인해, 블로킹 요소(76)는 가장 넓은 지점(47a)을 통과할 수 있도록 횡방향으로 편향되나, 록킹 부재(46)의 외부 윤곽부(47)에 접하는 본래의 방향을 다시 찾게 된다. 이를 통해, 원심 분리기 내의 로터(40)의 축 방향 장착이 보장된다.

도 5는 고정 상태의 신속-작용 마개(54)를 도시한 것으로, 도 1의 원심 분리기의 중심축에 따른 단면도를 상세히 도시한 것이다. 도 4와는 반대로, 여기서의 작동 핀(100)은, 구동 샤프트(12)의 방향으로 외부 압력이 가해지지 않고, 어깨부(102a)가 중심 조정 핀(94)의 연계된 어깨부(94b)에 접할 때, 스프링(104)의 작용에 의해 자동으로 제 위치로 이동된 위치에 있다. 스프링(56)의 작용 때문에 그리고 작동 핀(100)에 의한 구동 샤프트(12) 방향으로의 압력이 없기 때문에, 록킹 피스톤(58)과 록킹 피스톤(58) 상에 장착된 록킹 유닛(70)은 로터에 가까운 록킹 챔버(78)의 영역 내에 위치하게 된다. 블로킹 요소(76)는 록킹 부재(46)의 외부 윤곽부(47)와 인접 표면(52) 사이의 고정 위치에 있다. 신속-작용 마개(54)는 잠기게 된다.

더 명료한 설명을 위해, 도 7a와 도 7b는 로터-측을 상세히 도시한 도 7a와 샤프트-측을 상세히 도시한 도 7b로 구분되었다.

10 원심 분리기
12 구동 샤프트
13 구동축
14 어댑터
16 하부 원주벽
18 내부 윤곽부
20 외부
20a 전면
21 어깨부
22 상부 원주벽
24a 장형 세그먼트
24b 어깨부
24c 단형 세그먼트
25a 원뿔
25b 원통
26 분리벽
28 하단측
30 상단측
32 나사형 구멍
34 나사형 볼트
38 헤드부
40 로터
42 로터 허브
44 로터 중심 영역
46 고정 요소
47 외부 윤곽부
47a 가장 넓은 지점
47b 제어 표면
48 보어
50 인접 삽입부
51 개구부
52 인접 표면
54 신속-작용 마개
56 스프링
58 록킹 피스톤
60a 원통형 영역
60a 어깨부
60c 원통형 영역
64 오목부
66 제거 방향
70 록킹 유닛
72 연결 링
72a 고정 핀
74 록킹 스프링
76 블로킹 요소
78 록킹 챔버
80 벽
81 손잡이 수용 영역
82 뚜껑
84 오목부
90 손잡이
92 하우징
92a 외부 윤곽부
92b 내부 윤곽부
94 중심 조정 핀
94a 내부 윤곽부
94b 어깨부
95a 자유단
95b 원통
96 고정 링
100 작동 핀
100a 작동 버튼
102 크로스 피스
102a 어깨부
102b 어깨부
104 스프링

Claims

구동 샤프트(12); 축상에서 제거 방향(66)으로 탈착가능하게 상기 구동 샤프트(12)에 장착된 로터(40); 상기 로터(40)와 상기 구동 샤프트(12)에 일체형으로 형성되고 제거 방향(66)으로 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 로터(40)를 고정시키는데 사용되는 신속-작용 마개(54); 상기 로터(40)의 록킹 부재(46)에 맞물리는 상기 구동 샤프트(12) 내의 지지대(50, 52); 및 활성화되면 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 로터(40)를 고정시키고 상기 로터(40)의 록킹 부재(46)와 상기 구동 샤프트(12)의 지지대(50, 52) 사이에서 작용하는 적어도 하나의 블로킹 요소(76);를 포함하고, 상기 신속-작용 마개(54)는 힘-전달 요소(58, 72)를 포함하는, 원심 분리기(10)에 있어서,
상기 블로킹 요소(76)는 상기 힘-전달 요소(58, 72)를 통해 작동 요소(100, 100a)에 능동적으로 연결되고; 상기 신속-작용 마개(54)를 고정 해제하는 것은 상기 구동 샤프트(12)에 평행한 방향으로 상기 작동 요소(100, 100a), 상기 힘-전달 요소(58, 72), 및 상기 블로킹 요소(76)를 상기 록킹 부재(46)에 대하여 이동시킴으로써 이루어지고; 고정의 해제시에는 상기 작동 요소(100, 100a)는 상기 구동 샤프트(12)를 향하여 이동되고, 고정시에는 일측의 상기 힘-전달 요소(58, 72)와 상기 블로킹 요소(76), 및 타측의 상기 록킹 부재(46)가 서로를 향하여 상대적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항에 있어서,
상기 고정 위치에서, 상기 블로킹 요소(76)에 스프링 힘이 미리 가해져서 고정 위치에 있도록, 적어도 하나의 스프링(74)이 제공되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고정 위치에 서로 균일하게 이격 배치되고 상기 록킹 부재(46) 주변에 배치되는 복수의 블로킹 요소(76)가 제공되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블로킹 요소(76)는 스프링(74), 특히 탄성적으로 편향가능한 핑거에 연결되고, 상기 스프링은 공통 지지부(72)에 연결되고, 상기 블로킹 요소(76)는 상기 로터(40)의 상기 록킹 부재(46) 방향으로 미리 힘이 가해진 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제4항에 있어서,
상기 블로킹 요소(76), 상기 스프링(74), 및 상기 지지부(72)는 일체형 유닛을 형성하여, 록킹 유닛(70)을 구성하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블로킹 요소(76)의 형상은 상기 로터(40)의 상기 록킹 부재(46)의 연계된 세그먼트에 맞추어진 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 록킹 부재(46)는 회전 대칭형 형상을 갖고, 특히 처음에는 상기 구동 샤프트(12)의 방향으로 원뿔형으로 넓어지고, 바람직하게는 그 후에는 다시 부분적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 록킹 부재(46)는 상기 로터(40)와 일체형으로 형성되고, 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 록킹 유닛(70)은 스프링(56)의 작용에 의해 상기 고정 위치로 편향되는 록킹 피스톤(58)에 장착되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제9항에 있어서,
상기 구동 샤프트(12)는 정지부(38)를 구비하며, 상기 록킹 피스톤(58)은 최대 개방 위치에서 상기 정지부(38)에 대하여 안착하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 요소(100, 100a)는 작동 핀(100)으로 형성되며, 상기 작동 핀은 손잡이(90)에 이동 가능하게 장착되고, 상기 손잡이(90)를 통과하여 연장형성되며, 상기 손잡이(90)로부터 돌출되는 자유단과 함께 작동 버튼(100a)을 형성하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지대(50, 52)는 록킹 챔버(78)의 경계의 일부로서, 상기 록킹 부재(46)를 삽입하기 위한 보어(51)를 갖고, 상기 로터(40)의 상기 록킹 부재(46)와 맞물리고, 상기 록킹 유닛(70)과 상기 록킹 피스톤(58) 및 상기 스프링(56)이 배열되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제12항에 있어서,
상기 록킹 부재(46), 상기 록킹 챔버(78), 상기 록킹 유닛(70), 상기 힘-전달 요소(58, 72), 상기 손잡이(90) 및/또는 상기 구동 샤프트(12)는 서로에 대해 동심을 갖도록 장착된 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신속-작용 마개(54)를 고정 및 고정 해제하는 블로킹 요소(76)는, 상기 블로킹 요소(76)가 상기 구동 샤프트(12)의 구동축(13)에 대해, 상기 록킹 부재(46)의 가장 넓은 지점을 통과하도록, 상기 록킹 스프링(74)에 의해 탄성적으로 편향될 수 있는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 록킹 부재(46)는 상기 블로킹 요소(76)를 위한 제어 표면(47b)을 구비함으로써, 상기 로터(40)를 상기 제거 방향(66) 반대 방향으로 이동시켜서 상기 로터가 상기 신속-작용 마개(54)의 고정 위치로 삽입되는 경우, 상기 제어 표면에 의해서 상기 블로킹 요소(76)는 상기 록킹 부재(46)와 상기 지지대(52) 사이에 놓이게 되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기(10).