KR20210020070A

KR20210020070A - 원심 분리기

Info

Publication number: KR20210020070A
Application number: KR1020217000202A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 호르넥; 안드레아스 횔데르레; 라이네르 프릴라; 로베르트 헤겔레; 클라우스-귄터 에베르레
Original assignee: 안드레아 헤티히 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2021-02-23
Also published as: CN112313011B; KR102663294B1; CN112313011A; WO2019238711A1; JP7394075B2; US11986842B2; US20210245174A1; DE102018114289A1; EP3807012A1; JP2021526968A

Abstract

본 발명은, 원심 분리기(10)로서, a) 구동 샤프트(12), 상기 구동 샤프트(12)에 장착되고 제거 방향(26)으로 축 방향으로 제거 가능한 회전자(14), b) 상기 회전자(14)와 상기 구동 샤프트(12) 사이에서 동작하고, 상기 제거 방향(26)으로 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 회전자(14)를 고정시킬 수 있는 신속 작용 폐쇄부(20), c) 상기 구동 샤프트(12)에 연결된 스러스트 베어링(44), d) 상기 회전자(14)에 연결된 잠금 베어링(24), 및 e) 적어도 하나의 차단 요소(38)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 차단 요소는, 활성화되면, 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 회전자(14)를 고정시키고, 상기 회전자(14)의 잠금 베어링(24)과 상기 구동 샤프트(12)의 스러스트 베어링(44) 사이에서 동작하며, 상기 신속 작용 폐쇄부(20)는 작동 요소(52)를 갖고, 상기 차단 요소(38)는 상기 작동 요소(52)에 동작 가능하게 연결되어, 상기 작동 요소(52)와 상기 차단 요소(38)가 상기 잠금 베어링(24)에 대해 및/또는 상기 스러스트 베어링(44)에 대해 상기 구동 샤프트(12)와 평행한 방향으로 이동하는 것에 의해 상기 신속 작용 폐쇄부(20)가 잠금 해제되고, 잠금 동안 한편으로는 상기 차단 요소(38) 및 다른 한편으로는 상기 잠금 베어링(24) 및/또는 상기 스러스트 베어링(44)은 서로를 향해 상대적으로 이동하고, 상기 차단 요소(38)는 적어도 차단 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 선회 축을 중심으로 선회할 수 있는, 상기 원심 분리기에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 선회 축(38b)이 상기 구동 샤프트(12)와 평행한 직선에 대해 수직으로 정렬되고, 상기 차단 요소(38)가 상기 선회 축(38b)을 중심으로 선회 가능한 카르단 샤프트(38a)를 갖고 상기 카르단 샤프트(38a)를 통해 베어링(40)에 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

원심 분리기

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

제거 가능한 회전자를 갖는 원심 분리기는 이미 알려져 있으며, 이 원심 분리기는 구동 샤프트 상에 회전자를 축 방향으로 잠그는 수단을 포함하고, 이러한 잠금을 달성하는 데 복잡한 조립 단계나 특수 도구를 요구하지 않는다.

예를 들어 DE 10 2014 112 501 A1은, 구동 샤프트와 이 구동 샤프트 상에 장착된 회전자를 갖고, 이 회전자는 제거 방향으로 축 방향으로 제거될 수 있는 일반 원심 분리기를 개시한다. 회전자와 구동 샤프트에 통합된 신속 작용 폐쇄부가 제공되고, 이 신속 작용 폐쇄부는 제거 방향에서 구동 샤프트에 대해 회전자를 고정하는 데 사용될 수 있다. 신속 작용 폐쇄부는 회전자의 잠금 부분이 맞물리는 구동 샤프트 내의 스러스트 베어링, 및 활성화될 때 구동 샤프트에 대해 회전자를 고정시키는 적어도 하나의 차단 요소(blocking element)를 포함한다. 차단 요소는 회전자의 잠금 부분과 구동 샤프트의 스러스트 베어링 사이에서 동작한다. 신속 작용 폐쇄부는 동력 전달 요소를 갖는다. 차단 요소는 동력 전달 요소를 통해 작동 요소에 동작 가능하게 연결된다. 신속 작용 폐쇄부는 구동 샤프트의 길이 방향 축과 평행한 직선을 따른 방향으로 잠금 부분에 대해 작동 요소, 동력 전달 요소 및 적어도 하나의 차단 요소를 이동시킴으로써 잠금 해제된다. 잠금 해제 동안 작동 요소는 구동 샤프트의 길이 방향 축과 평행한 직선을 따른 방향으로 구동 샤프트를 향하는 방향으로 이동된다. 잠금을 위해, 한편으로는 전송 요소와 적어도 하나의 차단 요소 및 다른 한편으로는 잠금 부분은 길이 방향 축과 평행한 직선을 따른 방향으로 서로를 향해 상대적으로 이동된다. 차단 요소는 고체 조인트를 통해 탄성적으로 선회 가능한 방식으로 장착된다. 이것은 회전자가 삽입될 때 축 방향 힘 성분이 생성되어야 함을 의미한다. 이 힘을 최소로 줄이려면 차단 요소에서 스프링이 이동하는 양을 늘려 설치 공간을 증가시키거나 차단 요소의 재료 두께를 줄여서 클램핑 영역을 줄여야 한다. 이것은 특히 생산 공차를 고려할 때 신속 작용 폐쇄부의 유지력과 동작 안전성을 감소시킨다. 이를 막을 수 있는 하나의 가능성은 차단 요소의 클램핑 영역의 재료를 두껍게 하는 것일 수 있다. 그러나 실무적으로 이러한 영역은 연속 동작 시 파손될 수 있다.

알려진 원심 분리기의 또 다른 문제점은 질량이 작은 회전자의 경우 차단 요소를 편향시키는 데 필요한 축 방향 힘이 너무 높아 동작 오류를 유발할 수 있기 때문에 회전자의 자체 무게를 사용하여 잠글 수 없다는 것이다.

다른 원심 분리기는 DE 698 10 060 T2에 개시되어 있다. 그러나 이 경우 차단 요소는 수직으로 정렬된 축을 갖는 조인트를 중심으로 선회되도록 되어있고, 잠금 메커니즘이 다르다. 이 디자인은 매우 견고하지만 오류가 발생하기 쉬운 것으로 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 목적은 연속 동작 동안에도 신뢰성이 있고 회전자를 삽입하는 데 작은 작동력만을 필요로 하는 신속 해제 시스템을 갖는 방식으로 청구항 1의 전제부에 제시된 유형의 원심 분리기를 더 개선하는 것이다. 바람직하게는, 회전자가 구동 샤프트에 배치되면, 잠금 기능은 경량의 회전자의 경우에도 추가 힘 없이 단지 중력만을 통해 달성된다.

본 발명은 탄성 변형 없이 차단 요소를 잠금 위치로부터 잠금 해제 위치로 또는 그 반대로 선회시킴으로써 본 목적을 간단히 달성할 수 있다는 통찰에 기초하고, 이것은 구체적으로 고체 조인트가 아니라 수평 선회 축 주위에 작용하는 일반적인 조인트, 특히 힌지 조인트를 사용하여 가장 용이하게 달성된다.

따라서 본 발명에 따르면, 잠금 조인트의 선회 축은 구동 샤프트의 길이 방향 축과 평행한 직선에 대해 수직으로 정렬되고, 차단 요소에는 선회 축을 중심으로 회전 가능한 카르단(cardan) 샤프트 또는 베어링이 제공되고, 카르단 샤프트는 베어링과 맞물리거나 또는 베어링은 카르단 샤프트를 포함한다. 간단한 방식으로, 차단 요소는 힌지 베어링에 장착된다. 이것은 고체 조인트의 경우처럼 더 이상 탄성 변형이 없고 베어링에서 카르단 샤프트의 마찰만을 극복하면 되기 때문에 가해지는 힘을 줄이는 간단한 방법이다. 또한, 수직으로 정렬된 선회 축과 달리 수평으로 정렬된 선회 축을 중심으로 선회 이동하는 것은 선회를 상당히 쉽게 만든다. 이것은 추가 노력 없이 순전히 중력에 의해 회전자를 구동 샤프트에 연결할 수 있게 한다. 또한 이것은 구조적 디자인과 관련된 추가 옵션을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카르단 샤프트는 차단 요소의 길이 방향 범위에 대해 횡 방향으로 그리고 차단 요소의 선회 축을 따라 연장되고, 선회 축을 중심으로 차단 요소는 베어링에 선회 가능하게 연결된다. 차단 요소가 선회 축을 중심으로 이동하면 카르단 샤프트를 갖는 차단 요소와 베어링 사이에 상대적인 이동이 발생한다. 이것은 차단 요소가 탄성적으로 변형되는 것을 방지하는 간단한 방법이다.

바람직하게는, 베어링은 작동 요소에 동작 가능하게 연결된 힘 전달 요소의 일부이다.

베어링은 제조를 용이하게 하고 높은 피로 강도를 보장하는 레이디얼 베어링으로 설계될 수 있다.

특히, 차단 요소는 길이 방향 범위에 대해 수직으로 연장되는 2개의 카르단 샤프트 영역을 가지며, 각 샤프트 영역은 베어링의 하나의 영역과 연관된다. 이것은 일측 장착으로 인한 정렬 불량을 방지한다.

잠금 위치에서 유지력을 증가시키기 위한 조건을 생성하기 위해, 차단 요소는 구동 샤프트 영역에 대해 일측에 차단 영역을 갖고, 다른 측에 차단 질량부를 가지며, 차단 질량부는 바람직하게 차단 영역보다 더 무겁다. 그 결과 차단 질량부가 원심 분리기의 동작 동안 외측으로 밀리면서 동시에 차단 요소의 차단 영역이 내측으로 밀려 잠금 위치로 들어간다. 이것은 신속 작용 폐쇄부의 안전성을 증가시킨다.

이를 위해, 차단 요소의 무게 중심(center of gravity)은 차단 질량부 내에 있고, 여기서 무게 중심은 잠금 해제 동안 잠금 해제 위치의 방향으로 차단 요소의 차단 영역에 토크가 적용되는 방식으로 선회 축에 의해 길이 방향 범위를 따라 축의 교차점 밖에 위치된다.

바람직하게는, 차단 요소의 차단 영역은 스러스트 베어링 및/또는 잠금 베어링의 형상에 맞추어진 디자인 및/또는 만곡된 디자인이다. 그 결과 작은 크기의 컴팩트한 연결이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차단 요소는 자유 단부로부터 떨어진 측에 안내 리세스, 특히 U자형 안내 리세스를 갖는다. 이것은 특히 원심 분리기에 부하 변화가 있을 때 베어링이 변형되는 것을 줄이는 데 도움이 된다. 이를 위해, 힘 전달 요소는 바람직하게는 리세스에 맞물리는 안내부를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차단 요소는 분말 사출 성형, 특히 금속 분말 사출 성형(MIM), 정밀 주조, 압력 다이 주조, 냉간 성형, 플라스틱 사출 성형 또는 소결에 의해 제조된다. 이것은 가볍고 영구적인 하중을 견딜 수 있는 차단 요소를 제조할 수 있게 한다.

원심 분리기에 회전자를 더욱 안전하게 장착하기 위해 적어도 2개의 차단 요소, 바람직하게는 3개의 차단 요소가 제공되고, 모든 차단 요소는 동일한 디자인이고, 각 차단 요소는 각각의 인접한 차단 요소로부터 균일한 거리에 배열된다. 이것은 신속 작용 폐쇄부가 장착 시 구동 샤프트 및 회전자와 함께 불균형이 발생하는 것을 방지한다.

바람직하게는, 동력 전달 요소는 잠금 위치의 방향으로 스프링이 장착되어 있다. 힘 전달 요소는 원통체 내에서 안내되는 원통형 피스톤으로 설계될 수 있다.

원통형 피스톤은 원통체 축에 대해 서로에 대해 이동 가능하게 장착된 여러 개의 피스톤 세그먼트로 구성될 수 있다.

바람직하게는 원통형 피스톤에 작용하는 스프링이 제공된다. 대안적으로, 여러 개의 스프링이 제공되고, 하나의 스프링은 피스톤 세그먼트에 작용한다. 따라서 제조 공차가 보상될 수 있으며, 차단 요소가 스러스트 베어링 및 잠금 베어링과 편평하게 접촉하는 것이 보장된다.

이 경우 원통체는 구동 샤프트에 연결되어, 동력 전달 요소가 구동 샤프트 측에 장착될 수 있게 한다. 원통체가 회전자에 연결되면, 동력 전달 요소가 회전자 측에 장착된다.

잠금 해제 동안, 작동 요소는 바람직하게는 구동 샤프트를 향하여 이동되거나 또는 구동 샤프트로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.

본 발명의 추가적인 장점, 특징 및 가능한 응용은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 다음의 설명으로부터 수집될 수 있을 것이다.

도면의 설명, 청구 범위 및 도면 전반에 걸쳐, 이러한 용어 및 관련 참조 부호는 아래 도면 부호의 설명에 제시된 대로 사용된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 원심 분리기의 중심 축을 따라 취해진 커버 및 구동 샤프트를 갖는 고정각 회전자의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 3개의 차단 요소를 갖는 동력 전달 요소의 제1 측면 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따라 3개의 차단 요소를 갖는 동력 전달 요소의 제2 측면 사시도이다.
도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따라 3개의 차단 요소를 갖는 동력 전달 요소를 위에서 비스듬히 본 제3 사시도이다.
도 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따라 3개의 차단 요소를 갖는 동력 전달 요소의 상면도이다.
도 3은 도 2a와 관련하여 부분적으로 절단된 측면 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 차단 요소를 갖는 동력 전달 요소의 단면 상세도이다.
도 4b는 도 4a의 동력 전달 요소의 일부 측면도이다.
도 4c는 도 4a의 동력 전달 요소의 일부를 위에서 비스듬하게 본 사시도이다.
도 4d는 도 4a의 동력 전달 요소의 일부 상면도이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차단 요소의 측면도이다.
도 5b는 도 5a의 차단 요소의 정면도이다.
도 5c는 도 5a의 차단 요소의 상부 사시도이다.
도 5d는 도 5a의 차단 요소의 상면도이다.
도 6a는 도 5a의 차단 요소가 없는 동력 전달 요소의 일부 측면도이다.
도 6b는 도 6a의 동력 전달 요소의 일부 정면도이다.
도 6c는 도 6a의 동력 전달 요소의 일부를 위에서 비스듬하게 본 사시도이다.
도 6d는 도 6a의 동력 전달 요소의 일부 상면도이다.
도 7은 잠금 해제 위치에 있는 제1 실시예에 따른 차단 요소를 갖는 설치된 동력 전달 요소의 단면도이다.
도 8은 잠금 위치를 나타내는 도 7에 따른 단면도이다.

도 1의 도면은 본 발명의 제1 실시예에 따라 고정각 회전자를 갖는, 전체적으로 참조 부호 10으로 지정된, 본 발명의 원심 분리기의 수직 단면을 개략적으로 도시한다. 명확성을 위해 하위 구조물은 도시되지 않고; 구동 샤프트(12)의 상부 부분만이 개략적으로 도시되어 있다. 회전자(14)는 구동 샤프트(12) 상에 배열된다.

도면에 도시된 실시예에 따르면, 원심 분리기(10)는 수직으로 정렬된 원통형 구동 샤프트(12), 및 이 구동 샤프트(12) 상에 배열되고 구동 샤프트(12)에 회전 가능하지 않게 연결된 어댑터(16)를 포함한다. 회전자(14)의 동심으로 배열된 회전자 허브(18)가 어댑터(16) 상에 장착된다. 어댑터(16)와 회전자 허브(18) 및 이에 따라 구동 샤프트(12)와 회전자(14)가 후술하는 방식으로 회전 가능하지 않게 연결된다. 회전자(14)는 회전자(14)를 어댑터(16) 및 그리하여 구동 샤프트(12)에 연결하는 신속 작용 폐쇄부(20)를 갖는다.

어댑터(16)는 또한 구동 샤프트(12)와 함께 구성 유닛을 형성하도록 설계될 수 있고 이에 따라 회전자 허브(18)에 맞추어질 수 있다. 그렇지 않으면, 어댑터(16)는 선택 사항이다. 대안적으로, 구동 샤프트(12)는 또한 회전자 허브(18)를 직접 수용하도록 설계될 수 있다.

어댑터(16)의 외부 윤곽(16a, 16b)은 본질적으로 회전자 허브(18)의 내부 프로파일에 맞추어지고, 숄더(16c)로부터 보았을 때, 초기에 위쪽으로 테이퍼진 원추부(16a)의 형태로 연장된 후 원통체(16b)의 형태로 연장된다.

회전자 허브(18)의 내부 프로파일은 어댑터(16)의 외부 윤곽(16b)의 원통형 부분의 자유 단부를 넘어 위쪽으로 연장된 후, 회전자 허브(18)에 회전 가능하지 않게 연결된 회전자 중심 영역(22)으로 합쳐진다.

회전자(14)를 어댑터(16) 및 그리하여 구동 샤프트(12)에 축 방향으로 고정하기 위해, 회전자 중심 영역(22)은 어댑터(16) 내로 돌출하는 잠금 부분(24)을 갖고, 잠금 부분은, 제거 방향(26)으로 보았을 때, 먼저 가장 넓은 지점(24a)까지 증가한 후 거기서부터 감소하는 직경의 외부 윤곽을 갖는다. 제거 방향(26)으로 보았을 때 원주가 감소하는 외부 윤곽의 영역은 제어 표면(24b)을 형성하고, 그 기능은 아래에서 설명된다. 잠금 부분(24)은 어댑터(16)의 내부 윤곽으로부터 이격되어 있다. 잠금 부분(24)은 내부에 만들어진 보어(24c)를 가지며, 보어(24c)는 구동 축(28)과 동심이다.

어댑터(16)에는 제1 중심 원통형 리세스(30), 및 바로 이어서 상향으로 이어지고 더 넓은 직경을 갖는 제2 중심 원통형 리세스(30)가 제공되어, 내부 윤곽(32)이 형성된다. 내부 윤곽(32)은 더 긴 더 높은 구획(32a)을 가지며, 이후 회전자측 단부에 숄더(32b)가 뒤따른다. 긴 구획(32a)보다 더 넓은 내부 직경을 갖는 더 짧은 하부 구획(32c)이 이 숄더(32b)에 인접한다.

리세스(30)의 베이스는 구동 샤프트(12) 상에 놓인다. 나사산 형성된 나사(34)와 핀(도시되지 않음)은 베이스를 전방 단부에서 구동 샤프트(12)에 연결한다. 이러한 방식으로, 구동 샤프트(12)와 어댑터(16)는 회전 가능하지 않게 서로 연결된다.

신속 작용 폐쇄부(20)의 샤프트측 부분은 리세스(30)의 베이스 위 어댑터(16) 내에 위치된다. 이 부분은 도 2 내지 도 6에 도시된 차단 유닛(36)을 포함하고, 여기서는 3개의 차단 요소(38)가 레이디얼 베어링(40) 내에 각각 장착되고 서로 동일한 거리에 배열된다. 차단 유닛(36)은 리세스(30)의 하부에 놓인 스프링(42)에 의해 제거 방향(26)으로 작용하는 피스톤(60)을 형성한다. 피스톤(60)은 아래에 설명된 바와 같이 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축을 따라 이동될 수 있다.

스러스트 베어링 삽입물(44)은 어댑터(16)의 구획(32c)으로 조여진다. 이 삽입물은 구획(32c)의 자유 단부 위 상방으로 연장되고, 구획(32c) 위의 외부 윤곽은 회전자 중심 영역(22)의 내부 윤곽에 맞추어진다. 스러스트 베어링 삽입물(44)은 보어(44a)를 가지며, 그 상부 단부는 잠금 부분(24)의 가장 넓은 지점(24a)이 통과할 수 있는 치수를 갖는다. 보어(44a)는 하부 쪽으로 원추형으로 넓어지고 접합 표면(44b)을 형성하며, 그 기능은 아래에서 설명된다.

스러스트 베어링 삽입물(44)의 접합 표면(44b)과 함께 어댑터(16)의 내부 윤곽(32a, 32b, 32c), 및 구동 샤프트(12) 상에 놓인 회전자(14)와 함께 잠금 부분(24)의 외부 윤곽은 이들 사이에 잠금 챔버를 형성하며, 이 잠금 챔버 내에 회전자(14)가 잠겨지고 잠금 해제되고 이에 따라 구동 샤프트(12) 상에 축 방향으로 고정된다.

회전자(14) 위에는 핸들(48)을 갖는 분리 가능하지 않은 유닛을 형성하는 제거 가능한 커버(46)가 배열된다. 핸들(48)은 커버(46)의 상부에 구동 축(28)에 대해 동심으로 장착되고, 핸들(48)의 하우징(50)은 회전 대칭 외부 윤곽 및 원통형 내부 윤곽, 및 커버(46)의 중심에 배열된 리세스(46a)를 가지며, 리세스(46a)는 커버(46)를 관통하여 연장된다.

신속 작용 폐쇄부(20)의 회전자측 부분은 본질적으로 핸들(48) 내에 배열된다. 핸들은 핸들(48)의 축 방향 크기보다 더 긴 길이를 갖는 작동 핀(52)을 포함하고, 작동 핀은 샤프트 측에서 잠금 부분(24)의 보어(24c)를 통과하고, 차단 유닛(36)의 베이스 영역(36a)과 접촉한다. 작동 핀(52)의 자유 단부는 작동 노브(52a)를 갖는다. 회전자는 핸들(48)과 작동 노브(52a)의 상호 작용의 결과 잠금 해제된다. 핸들(48)이 사용자를 위한 카운터 베어링 역할을 하므로 작동 노브(52a)가 눌려져야만 회전자(14)가 특히 핸들(48)을 통해 제거될 수 있다.

도 7의 도면은 도 1의 원심 분리기(10)의 중심 축을 따라 취해진 단면의 상세 확대도로서, 회전자(14)가 여전히 어댑터(16) 상에 장착된 상태에서 잠금 해제된 상태의 신속 작용 폐쇄부(20)를 도시한다. 작동 핀(52)이 눌려진다. 그 결과, 작동 핀(52)이 샤프트 측 상의 베이스 영역과 접해 있는 상태에서 피스톤 형상 잠금 유닛(36)은 스프링(42)의 작용에 대항하여 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축과 평행한 제거 방향(26)으로 잠금 챔버 내에서 변위된다. 차단 요소(38)가 완전히 잠금 해제된 위치에서, 그 자유 단부는 잠금 부분(24)의 제어 표면(24b)에 접하는 데, 즉 차단 요소(38)는 잠금 부분(24)과 접합 표면(44b) 사이의 차단 위치 밖에 있다.

잠금을 위해, 도 8을 참조하면, 작동 핀(52)에 가해지는 압력이 제거 방향(26)으로 해제된다. 그러면 회전자(14)가 잠금 위치로 이동된다. 회전자(14)의 무게는 회전자(14)를 잠금 위치로 이동시킬 만큼 충분할 수 있다. 경량의 회전자(14)의 경우, 회전자는 잠금 위치로 약간 밀려야 할 수 있다. 회전자(14)를 장착하면 잠금 유닛(36)과 이 잠금 유닛(36)에 장착된 차단 요소(38)가 스프링(42)의 작용으로 인해 제거 방향(26)으로, 즉 길이 방향 축을 따라 변위되거나 또는 이들 구성 요소가 회전자(14)의 무게를 상쇄시킨다. 차단 요소(38)는 회전자(14)의 잠금 부분(24)의 제어 표면(24b)을 따라, 가장 넓은 지점(24a)을 지나, 잠금 부분(24)의 외부 윤곽과 접촉 표면(44b) 사이의 차단 위치로 활주한다. 회전자(14)의 무게는 잠금 유닛(36)의 차단 요소(38)가 제어 표면(24b) 위로 활주하는 것을 상쇄시킨다.

잠금을 위해, 차단 요소(38)는 가장 넓은 지점(47a)을 통과할 수 있도록 수평으로 연장되는 선회 축(38b)을 중심으로 측방으로 편향되고, 즉, 선회되고, 가장 넓은 지점을 통과한 후에는 차단 요소(38)의 무게 중심으로 인해 차단 요소가 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이 원래의 배향을 완전히 되찾지는 않지만, 잠금 부분(24)과 접합 표면(44b)의 외부 윤곽을 다시 취한다. 그 결과 회전자(14)가 축 방향, 즉 제거 방향으로 그리고 그 반대 방향으로 원심 분리기(10)에 고정된다.

도 8의 도면은 도 1의 원심 분리기(10)의 중심축을 따라 취해진 단면의 상세 확대도로서, 잠긴 상태의 신속 작용 폐쇄부(20)를 보여준다. 도 7의 도면과 달리, 이 도면은 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축의 방향으로 핀(52)에 가해지는 외부 압력이 없을 때 스프링(42)의 간접 작용으로 인해 작동 핀이 자동으로 이동된 위치에 있는 작동 핀(52)을 도시한다. 잠금 유닛(36)과 이 잠금 유닛(36)에 장착된 차단 요소(38)는, 구동 샤프트(12)의 방향으로 작동 핀(52)에 의해 가해지는 압력이 없고 스프링(42)이 작용하는 것으로 인해 회전자 부근의 잠금 챔버 영역 내에 위치된다. 잠금 위치에서, 차단 요소(38)는 잠금 부분(24)의 외부 윤곽과 접촉 표면(44b) 사이에 위치된다. 따라서 신속 작용 폐쇄부(20)가 잠겨진다.

특히 도 2 내지 도 6의 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 잠금 유닛(36)은 3개의 피스톤 세그먼트(54, 56, 및 58)로 구성된다. 3개의 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)는 모두 동일한 디자인이고, 힘 전달 요소로서 피스톤(60)을 형성한다. 피스톤(60)은 어댑터(16)의 원통형 리세스(30)에 장착된다. 스프링(42)은 피스톤(60)에 작용한다. 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)는 구동 축(28)을 따라 서로에 대해 이동 가능하도록 장착된다. 이것은 제조 공차를 보상할 수 있고, 모든 차단 요소(38)가 잠금 위치에서 동작 가능한 것이 보장된다. 이것은 또한 모든 차단 요소(38)가 서로 동일한 거리에 배열되는 것을 보장한다.

각각의 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)는 수평 선회 축(38b)을 중심으로 선회할 수 있도록 그리하여 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축과 평행한 직선에 대해 수직으로 선회할 수 있도록 하기 위해 레이디얼 베어링(40)이 장착된다. 레이디얼 베어링(40)은 2개의 베어링 아암(40a 및 40b)으로 형성되고, 이들 베어링 아암은 일부 영역에서 차단 요소(38)의 길이 방향 크기에 대해 횡 방향으로 연장되는 카르단 샤프트(38a) 주위에 맞물린다. 카르단 샤프트(38a)는 차단 요소(38)의 수평으로 연장되는 선회 축(38b)을 따라 연장되고, 각 측에 2개의 카르단 샤프트 영역을 갖는다. 차단 요소(38)는 도 7에 도시된 잠금 해제 위치와 도 8에 도시된 잠금 위치 사이에서 이 선회 축(38b)을 중심으로 선회하도록 맞추어진다. 카르단 샤프트(38a) 아래 차단 요소(38)에는 실질적으로 직사각형의 질량 요소(38c)가 제공되고, 카르단 샤프트(38a) 위 차단 요소에는 차단 영역(38e)이 제공된다. 선회 축(38b)은 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축과 평행한 직선에 대해 수직으로 연장되고, 그리하여 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축이 수직일 때 수평으로 정렬된다.

각각의 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)는 질량 요소(38c)의 외부 윤곽과 정합(match)하는 리세스(62)를 내부에 갖는다. 리세스(62)는 차단 요소(38)의 선회 위치에 관계 없이 질량 요소(38c)가 항상 피스톤(60)의 외피(envelope) 내에 위치되도록 설계된다. 이것은 피스톤(60)이 어댑터(16)의 리세스(30) 내에서 구동 축(28)을 따라 이동할 때 차단 요소(38)의 선회 위치에 관계 없이 방해받지 않는 것을 보장한다.

리세스(62)는 그 하부 영역에 직사각형 돌출부(62a)를 갖고, 이 돌출부(62a)는 리세스(62) 내로 연장된다. 따라서, 질량 요소(38c)는 돌출부(62a)의 형상과 정합하도록 설계된 연관된 U자형 리세스(38d)를 갖는다.

차단 영역(38e)은 잠금 부분(24)의 외부 윤곽과 정합하도록 만곡되고 설계된다.

차단 질량부(38c)는 차단 영역(38e)보다 더 무겁다. 차단 요소(38)의 무게 중심(S)은 차단 질량부(38c) 내에 위치하므로, 선회 축(38b)에 의해 차단 요소(38)의 길이 방향 범위를 따라 축의 교차점 밖에 있다. 이것은 잠금 해제 동안 잠금 해제 위치의 방향으로 차단 요소(38)의 차단 영역(38e)에 토크가 작용한다는 것을 의미한다. 잠금 해제 동안, 즉 작동 핀(52)이 작동되고 피스톤(60)이 스프링(42)의 힘에 대항하여 이동될 때, 적용되는 토크가 이에 따라 차단 요소(38)를 잠금 위치로부터 잠금 해제 위치로 수평 선회 축(38b)을 중심으로 선회시키게 된다.

피스톤 세그먼트(54, 56, 58)에는 중심에 배열된 스트럿(64)이 제공되고, 이 스트럿은 서로 접하여 놓여 있는 다른 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)와 함께 작동 핀(52)을 위한 원통형 수용부(66)를 형성한다(특히 도 6 참조). 수직 스트럿(64)에 연결되고 돌출부(62a) 내에서 종료하는 수평 스트럿(68)은 스프링(42)의 접촉 표면(68a)을 형성한다. 또한, 스트럿(64 및 68)은 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)를 안정화시키는 역할을 한다. 수직 스트럿(64)은, 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)의 측 표면과 함께, 함께 피스톤(60)을 형성하는 다른 인접한 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)에 대해 안내 표면의 역할을 하며, 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)가 서로에 대해 이동할 수 있도록 한다.

차단 요소(38)는 분말 사출 성형, 특히 금속 분말 사출 성형, 정밀 주조, 압력 다이 주조, 냉간 성형, 플라스틱 사출 성형 또는 소결에 의해 제조된다.

본 명세서에 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 차단 요소(38)는 베어링(40) 주위에 맞물리고, 피스톤 세그먼트(54, 56 및 58)는 카르단 샤프트(38a) 주위에 맞물린다. 베어링(40)을 갖는 차단 요소(38)는 피스톤 세그먼트의 카르단 샤프트에 대해 선회되도록 맞추어진다. 그 밖에, 피스톤 세그먼트(54, 56)의 디자인은 전술된 실시예에서와 동일하다.

10: 원심 분리기
12: 구동 샤프트
14: 회전자
16: 어댑터
16a: 어댑터(16)의 외부 윤곽의 원추형 부분
16b: 어댑터(16)의 외부 윤곽의 원통형 부분
16c: 어댑터(16)의 외부 윤곽의 숄더
18: 회전자 허브
20: 신속 작용 폐쇄부
22: 회전자 중심 영역
24: 잠금 부분
24a: 잠금 부분(24)의 외부 윤곽의 가장 넓은 부분
24b: 잠금 부분(24)의 외부 윤곽의 제어 표면
24c: 잠금 부분(24)의 중심 보어
26: 제거 방향
28: 구동 축
30: 어댑터(16)의 리세스
32: 어댑터(16) 내의 내부 윤곽
34: 나사산 형성된 나사
36: 제어 유닛
38: 차단 요소
38a: 카르단 샤프트
38b: 선회 축
38c: 질량 요소
38d: 질량 요소(38c) 내의 리세스
38e: 차단 요소(38)의 차단 영역
40: 레이디얼 베어링
40a: 좌측 베어링 아암
40b: 우측 베어링 아암
42: 스프링
44: 스러스트 베어링 삽입물
44a: 스러스트 베어링 삽입물 내의 보어
44b: 접합 표면
46: 제거 가능한 커버
46a: 커버(46) 내의 리세스
48: 핸들
50: 핸들(48)의 하우징
52: 작동 핀
52a: 작동 핀(52)의 작동 노브
54: 제1 피스톤 세그먼트
56: 제2 피스톤 세그먼트
58: 제3 피스톤 세그먼트
60: 피스톤
62: 리세스
62a: 리세스(62) 내의 돌출부
64: 스트럿
66: 원통형 수용부
68: 수평 스트럿
68a: 접촉 표면
S: 차단 요소(38)의 무게 중심

Claims

원심 분리기(10)로서,
a) 구동 샤프트(12), 상기 구동 샤프트(12)에 장착되고 제거 방향(26)으로 축 방향으로 제거 가능한 회전자(14),
b) 상기 회전자(14)와 상기 구동 샤프트(12) 사이에서 동작하고 상기 제거 방향(26)으로 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 회전자(14)를 고정시킬 수 있는 신속 작용 폐쇄부(20),
c) 상기 구동 샤프트(12)에 연결된 스러스트 베어링(44),
d) 상기 회전자(14)에 연결된 잠금 베어링(24), 및
e) 적어도 하나의 차단 요소(38)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 차단 요소는, 활성화되면, 상기 구동 샤프트(12)에 대해 상기 회전자(14)를 고정시키고, 상기 회전자(14)의 잠금 베어링(24)과 상기 구동 샤프트(12)의 스러스트 베어링(44) 사이에서 동작하며, 상기 신속 작용 폐쇄부(20)는 작동 요소(52)를 갖고, 상기 차단 요소(38)는 상기 작동 요소(52)에 동작 가능하게 연결되어, 상기 작동 요소(52)가 상기 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축과 평행한 방향으로 이동하는 것과, 상기 차단 요소(38)가 상기 잠금 베어링(24)에 대해 및/또는 상기 스러스트 베어링(44)에 대해 상기 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축과 평행한 방향으로 이동하는 것에 의해 상기 신속 작용 폐쇄부(20)가 잠금 해제되고, 잠금 동안 한편으로는 상기 차단 요소(38) 및 다른 한편으로는 상기 잠금 베어링(24) 및/또는 상기 스러스트 베어링(44)은 상기 구동 샤프트(12)의 길이 방향 축과 평행한 방향으로 서로를 향해 상대적으로 이동하고, 상기 차단 요소(38)는 적어도 차단 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 선회 축을 중심으로 선회하도록 이루어지고, 상기 선회 축(38b)은 상기 구동 샤프트(12)와 평행한 직선에 대해 수직으로 정렬되고, 상기 차단 요소(38)는 상기 선회 축(38b) 또는 베어링(40)을 중심으로 선회되도록 이루어진 카르단 샤프트(38a)를 갖고, 상기 카르단 샤프트(38a)는 베어링(40)에 맞물리거나 상기 베어링(40)은 카르단 샤프트(38a) 주위에 맞물리는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항에 있어서,
상기 카르단 샤프트(38a)는 상기 차단 요소(38)의 길이 방향 범위에 횡 방향으로 그리고 상기 차단 요소(38)의 선회 축(38b)을 따라 연장되고, 상기 차단 요소(38)는 상기 선회 축 주위로 선회 가능하게 상기 베어링(40)에 연결되고, 상기 차단 요소(38)가 상기 선회 축(38b)을 중심으로 이동하면 상기 차단 요소(38)가 카르단 샤프트(38a)와 상기 베어링(40)에 대해 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항에 있어서,
상기 베어링(40)은 상기 작동 요소(52)에 동작 가능하게 연결된 힘 전달 요소(60)의 일부인 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 베어링(40)은 레이디얼 베어링으로 설계되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소(38)는 길이 방향 범위에 수직인 방향으로 2개의 카르단 샤프트 영역(38a)을 포함하고, 상기 2개의 카르단 샤프트 영역은 길이 방향 범위에 대해 측방으로 연장되고 상기 베어링(40)의 영역과 각각 연관되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소(38)는 상기 구동 샤프트 영역(38a)에 대해 일측에 차단 영역(38e)을 포함하고, 다른 측에 차단 질량부(38c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제5항에 있어서,
상기 차단 질량부(38c)는 상기 차단 영역(38e)보다 더 무거운 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제6항에 있어서,
상기 차단 질량부(38c)는 상기 원심 분리기의 동작 동안 상기 차단 요소(38)의 차단 영역(38e)을 상기 차단 위치로 밀어 넣는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소(38)의 무게 중심(S)은 상기 잠금 질량부(38c) 내에 위치되고, 상기 선회 축(38b)에 의해 길이 방향 범위를 따라 축의 교차점 밖에 위치되어, 잠금 해제 동안, 상기 잠금 해제 위치의 방향으로 상기 차단 요소(38)의 차단 영역(38e)에 토크가 작용하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소(38)의 차단 영역(38e)은 만곡된 형상인 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 영역(38e)은 상기 스러스트 베어링 및/또는 상기 잠금 베어링의 형상과 정합하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소(38)의 질량 요소(38c)는 자유 단부로부터 떨어진 측에 특히 U자형 안내 리세스(38d)를 갖는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제2항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힘 전달 요소(60)는 상기 리세스에 맞물리는 안내 돌출부(62a)를 갖는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 요소(38)는 분말 사출 성형, 특히 금속 분말 사출 성형(MIM), 정밀 주조, 압력 다이 주조, 냉간 성형, 플라스틱 사출 성형 또는 소결에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 2개의 차단 요소(38), 바람직하게는 3개의 차단 요소(38)가 제공되고, 모든 차단 요소(38)는 동일한 구조이고, 각각의 차단 요소는 각각의 인접한 차단 요소로부터 균일한 거리에 배열되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제2항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힘 전달 요소(60)는 상기 잠금 위치의 방향으로 스프링이 장착된 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힘 전달 요소(60)는 원통체 내에서 안내되는 원통형 피스톤으로 설계되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제17항에 있어서,
상기 원통형 피스톤(60)은 원통체 축을 중심으로 서로에 대해 이동 가능하도록 장착된 복수의 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)로 구성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 원통형 피스톤(60)에 작용하는 스프링(42)이 제공되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기
제17항 또는 제18항에 있어서,
복수의 스프링이 제공되고, 하나의 스프링은 피스톤 세그먼트(54, 56, 58)에 작용하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원통체(30)는 구동 샤프트 측에서 상기 동력 전달 요소(60)를 지지하도록 상기 구동 샤프트(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원통체(30)는 회전자 측에서 상기 동력 전달 요소(60)를 지지하도록 상기 회전자(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
잠금 해제 동안, 상기 작동 요소(52)는 상기 구동 샤프트(12)를 향하는 방향으로 이동되거나 또는 상기 구동 샤프트(12)로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.