NO149685B - Svingekar-sentrifugerotor med vertikalt forskjoevne svingtapper for svingekarene. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en svingekar-sentrifugero-

tor av den type som har et nav fra hvilket det stråler ut et antall armer, idet hver arm har en første og en andre, vertikalt forløpende overflate, på motsatte sider, av armen,

og en tappopptagende boring som strekker seg inn i armen fra hver overflate.

Sentrifugerotorer av svingekartypen er vel-kjente. Disse rotorer har vanligvis et sentralt navparti med armer som stråler radialt ut fra dette, idet de ra-

dialt ytre ender av armene vanligvis er noe forstørret for å danne et bæreparti som er innrettet til å oppta svingtappene på hvilke karene bæres. Sideflatene av det forstørrede bæreparti strekker seg i hovedsaken vertikalt eller parallelt med rotorens rotasjonsakse. Svingtappene er opptatt i boringer som strekker seg inn i det forstør-

rede bæreparti. Aksene til tappene på innbyrdes motstående flater av vinkelmessig tilgrensende armer ligger i samme plan og strekker seg mot hverandre langs en i hovedsaken kordedannende linje. Svingekarene er montert på innbyrdes motstående par av disse svingtapper og opptar en beholder som bærer den prøve (sampel) som skal sentrifugeres.

Passende svingtapplommer er anordnet på forutbestemte

steder på karet for å sørge for monteringen eller lagrin-

gen av karet til rotoren. Når rotoren står stille, henger karene vertikalt ned fra svingtappene, slik at karets akse er i hovedsaken parallell med rotorens rotasjonsakse. Etter hvert som rotoren bringes opp til driftshastighet, svinger imidlertid karene om svingtappene og svinger ra-

dialt utover under innvirkningen av et sentrifugalkraftfelt. Under drift står altså karets akse i hovedsaken normalt

på rotorens rotasjonsakse.

Det er viktig at bærepartiene ved de ytre

ender av hver av armene har en tilstrekkelig materialmengde til på tilfredsstillende måte å bære de svingtappoppta-

gende boringer som strekker seg inn i bærepartiene fra hver sideflate. Med rotorer med forholdsvis stor diameter, eller med rotorer som har mindre diameter og har en karbæreka-pasitet på fire kar eller mindre, er tilstrekkelig materiale

vanligvis til stede i bærepartiene ved de radialt ytre ender av hver av armene. Tilveiebringelse av svingtappopptagende boringer i hver sideflate av bærepartiet, slik at en tilstrekkelig materialmengde gjenstår til på tilfredsstillende måte å bære svingtappene, kan således oppnås forholdsvis lettvint.

Med små rotorer og/eller rotorer som har en kapasitet på mer enn fire kar, er det imidlertid ofte vanskelig å anordne og anbringe de svingtappopptagende boringer slik at en tilstrekkelig materialmengde gjenstår i bærepartiet til på tilfredsstillende måte å ligge an mot svingtappene. Dersom de svingtappopptagende boringer på motsatte sider av en rotorarm står i forbindelse med hverandre, kan integriteten av armens bæreparti bringes i fare.

En utvei for anbringelse av svingtapper i rotorer med liten diameter og/eller stor kapasitet er vist i US patent nr. 4 009 824 (Wright). Dette patent viser en sentrifugerotor i hvilken en eneste boring er dannet i det radialt ytre bæreparti av hver av armene, idet boringen strekker seg normalt på armens radiale akse. En svingtapp er opptatt i hver av boringene, idet hver svingtapp omfatter et langstrakt, sentralt parti og har spisst orienterte, motsatte ytterender. Når svingtappen er inn-ført i boringen, strekker 'de motsatte ytterender av hver svingtapp seg utover fra armens laterale overflater koaksialt i retning mot den utadragende ende av den tapp som er anbrakt i en vinkelmessig tilgrensende arm, for derved å danne et par svingtapper for opptagelse av karmontasjen.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en svingekar-sentrifugerotor som har liten diameter og/eller en karkapasitet som overstiger fire karmontasjer, hvor rotorarmene kan oppta svingtapper på hver sideflate uten å innvirke ugunstig på hver rotorarms bæreevne.

Ovennevnte formål oppnås med en sentrifugerotor av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at aksen til den boring som strekker seg inn i armen fra den første overflate, ligger over et horisontalt referanseplan som strekker seg gjennom armen i hovedsaken normalt på rotorens rotasjonsakse,mens aksen til den boring som strekker seg inn i armen fra den andre overflate, ligger under det horisontale plan, og at boringene på motstående overflater av vinkelmessig tilgrensende armer hver ligger på den samme side av det horisontale plan.

I rotoren ifølge oppfinnelsen er således de svingtappopptagende boringer på motsatte sideflater av rotorens armer vertikalt forskjøvet og beliggende på motsatte sider av det horisontale referanseplan som inndeler hver av armene i øvre og nedre, horisontale partier. De radialt utstrålende armer inndeler rotorens sirkulære omkrets i et tilsvarende antall segmenter. Boringene på motstående overflater av tilgrensende armer er i hovedsaken koaksiale og anbrakt på motsatte ender av en korde-linje som ligger tvers over hvert segment av rotoren. I den foretrukne utførelse er boringene anbrakt fullstendig over eller under det horisontale plan.

Når en rotor er forsynt med n armer slik at n/2 er et ulike tall, ligger svingtappene som opptas i boringene på motstående flater av de armer som definerer diametralt motstående segmenter av rotoren, på motsatte sider (dvs. over eller under) av det horisontale plan. Når n/2 er ulike, betyr dette at dersom tappene ved hver ende av korden i ett segment ligger over planet, ligger tappene ved hver ende av korden i det diametralt motsatte segment under planet. Når n/2 er like, ligger imidlertid tappene som strekker seg inn i de boringer som er anordnet i motstående overflater av de armer som danner diametralt motsatte segmenter av rotoren, på den samme side (dvs. over eller under) av det horisontale plan. Dersom tappene ved hver ende av korden i ett segment ligger over (eller under) planet når n/2 er like, ligger altså tappene ved hver ende av korden i det diametralt motstående segment likeledes over (eller under) planet.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det føl-gende i forbindelse med utførelseseksempler under henvis-ning til tegningene, der fig. 1 viser et sideriss i snitt og viser en sentrifuge som har en rotor i overensstemmelse med oppfinnelsen og har et deksel anbrakt over denne, fig. 2 viser et grunnriss i redusert målestokk av rotoren ifølge fig. 1, fig. 3 viser et riss av rotoren etter linjen III - III på

fig. 2, fig. 4 viser et forstørret perspektivriss av tilgrensende armer av en rotor ifølge oppfinnelsen og viser sammenhengen mellom tappopptagende boringer og svingtapper i motstående overflater av tilgrensende armer, og fig. 5, 6 og 7 viser alternative utførelser av oppfinnelsen hvor antall armer som stråler ut fra rotoren, er henholdsvis seks, ti og tolv.

I den etterfølgende beskrivelse betegner like hen-visnings tall like elementer i alle figurer på tegningen.

På fig. 1 er vist en sentrifuge med en rotor

ifølge oppfinnelsen som er generelt betegnet med henvisnings-tallet 10. Rotoren 10 omfatter et sentralt navparti 12 med en sentral, aksial boring 14 som strekker seg gjennom navpartiet. Størstedelen av boringen 14 er avsmalnende som vist ved 14T, og er skråttstilt i forhold til rotorens 10 ■ rotasjonsakse 16. Det'nedre parti 14L av boringen 14 er koaksialt med rotorens 10 rotasjonsakse 16. Den ytre overflate av navets 12 nedre parti er forsynt med en utsparing ved 18. En ringformet bunnplate 20 er tilkoplet på passen-

de måte, f.eks. ved gjenger, rundt navets 12 utsparéde,

nedre omkrets i hovedsaken koaksialt med aksen 16. Bunn-platen 20 er forsynt med en leppe eller flens 21 rundt om-kretsen.

En gjenget forsenkning 22 står i forbindelse med den øvre ende av navboringens 14 avsmalnende eller koniske P^^ti 14T. En overgangsdel i form av en nippel 24 er ved hjelp av gjenger festet i navets 12 forsenkning 22. Skrunøkkel-hull 25 bidrar ved befestigelse av nippelen 24 i navet 12. Nippelens 24 nedre overflate har et spor 26 som er koaksialt med en boring 28 som er dannet gjennom nippelen 24 for et formål som vil fremgå av det etterfølgende. Boringen 14 opptar en oppadragende aksel 30 ved hjelp av hvilken navet 12 er forbundet med en kilde for drivenergi for rotasjon av rotoren 10 om aksen 16. Tapper (ikke vist) rager nedover fra nippelen 24 og er i inngrep med tilsvarende tapper

(ikke vist) som strekker seg oppover fra akselen 30 på den samme tappsirkel og på sentrum av sporet 26, slik at når disse par av tapper ligger sideveis an mot hverandre, over-føres dreiemoment fra akselen 30 til rotoren 10.

Rotoren 10 kan være helt omgitt av et kuppelformet deksel 32. Dekselet 32 har en åpning 33 som er koaksial med rotorens akse 16. Dekselets 32 nedre kant er opptatt i bunnplatens 20 flens 21. Et ringformet kuppelhåndtak 34 har et utragende flens- eller festeparti 34L som strekker seg gjennom åpningen 33 i dekselet 32. Festepartiet 34L er forsynt med et omkretsspor 34G. Håndtaket 34 er forsynt med innvendige gjenger 35. En sneppring 36 er opptatt i sporet 34G i festepartiet 34L for å feste håndtaket 34 til dekselet 32. En låseaksel 37 som har utvendige gjenger 38 og et utragende parti 37L, kan innføres gjennom innrettede åpninger i håndtaket 34 og nippelen 24. En gjenget tapp 37S strekker seg fra akselen 37. Rotoren 10 er festet til akselen 30 ved hjelp av tappen 3 7S. Inngrepet mellom gjengene 35 og 38 fester dekselet 32 på rotoren 10. Når akselen 37 er festet, er det nedre, utragende parti 3 7L av akselen opptatt i boringen 28 i nippelen 24.

Et antall på n armer 42 stråler radialt utover

fra navpartiet 12. På fig. 1 og 2 er armantallet n vist å være lik åtte, idet de individuelle armer er betegnet med henvisningstall 42-1, 42-2,... 42-8. Slik det fremgår av fig. 2, ligger de radialt ytre ender eller spisser 44 av hver av armene 42 på den i hovedsaken sirkulære omkrets av rotoren 10. Rotoren er anordnet slik at motstående, laterale overflater eller sideflater av vinkelmessig tilgrensende par av de n armer 4 2 samvirker for å danne n segmenter 46 av rotorens 10 sirkulære plan. På fig. 2 samvirker for eksempel motstående sider av de vinkelmessig tilgrensende armer 42-1 og 42-2 for å definere eller danne segmentet 46-1. De motstående sider av de vinkelmessig tilgrensende armer 42-2 og 42-3 samvirker for å danne segmentet 46-2. Mønsteret fortsetter med urviseren rundt rotoren 10 på liknende måte, idet de motstående sider av armene 42-8

og 42-1 samvirker for å danne segmentet 46-8. Det radialt

ytre parti av hver av armene 4 2 danner et utvidet eller for-størret tappbæreparti 50 som ved 52 (fig. 1 og 2) er krummet fra resten av armen 42 i retning mot den neste, vinkelmessig tilgrensende arm. Hver side av de forstørrede bærepartier 50 er forsynt med i hovedsaken vertikalt forløpende overflater 54A

og 54B. For definisjonsformål strekker et referanseplan 5 8 (fig. 1, 3 og 4) seg gjennom rotoren 10 i hovedsaken normalt på rotorens rotasjonsakse 16. Planet 58 inndeler hver av armene 42 i et øvre og et nedre horisontalt parti for et formål som skal klargjøres nedenfor.

Hver av sideflatene 54A og 54B ved den radialt

ytre ende av hver av rotorarmene 4 2 er forsynt med en tappopptagende boring 62. Boringene 62 strekker seg helt gjennom tappbærepartiene 50. Den overflate 54 fra hvilken boringen utgår, er forsynt med en rektangulær fordypning 64 (f.eks. fig. 3 og 4) som omgir kanten av åpningen 62 for et formål som skal beskrives nedenfor.

Boringene 62 strekker seg inn i overflatene 54,

slik at aksen til boringen 62A på den første overflate 54A

av en arm 42 og aksen til boringen 6 2B som strekker seg inn i den andre overflate 54B av den samme arm 42, ligger enten over eller under referanseplanet 58. I den foretruk-

ne utførelse av oppfinnelsen ligger boringene fullstendig enten over eller under referanseplanet. Idet det henvises til f.eks. fig. 3, ligger den tappopptagende boring 62A-1

som strekker seg inn i armens 42-1 overflate 54A-1, fullstendig over referanseplanet 58, mens den tappopptagende boring 62B-1 som strekker seg inn i overflaten 54B-1, ligger fullstendig under referanseplanet 58. Slik det fremgår av fig. 3, er boringenes 62A-1 og 62B-1 akser innbyrdes vertikalt forskjøvet en avstand 65.

Svingtapper 66 er innført i hver av de tappopptagende boringer 62, slik som eksemplifisert ved tappen 66B-7 (fig. 3). Tappene har rektangulære flenser 67 som er opptatt i fordypningene 6 4 som omgir åpningenes 6 2 kanter. Hver tapps 66 akse er sammenfallende med aksen til den til-hørende boring 62. Boringene 6 2 er videre anordnet slik at når tappene 66 er opptatt i disse, er tappenes akser sammenfallende og ligger langs kordelinjen 68 av hvert segment 46 (fig. 2 og 4).

Slik det fremgår av fig. 4, er boringene 62 dessuten anordnet slik at den svingtapp 66 som er innført i en overflate 54 av en gitt arm, og den svingtapp 66 som er inn-ført i en motstående overflate 54 av den neste, vinkelmessig tilgrensende arm, er anbrakt tilsvarende "over eller under referanseplanet 58. Idet det eksempelvis henvises til fig. 4, fremgår det således at svingtappen 66B-2 som strekker seg inn i overflaten 54B-2, ligger over referanseplanet 58. På liknende måte ligger tappen 66A-1 som strekker seg inn

i overflaten 54A-1, også over referanseplanet 58 for å svare til tappen 66B-2. Svingtappen 66B-1 som er anordnet på overflaten 54B-1, ligger under referanseplanet 58. Likeledes ligger svingtappen 66A-8 som strekker seg inn i overflaten 54A-8, under referanseplanet 58 for å svare til tappen 66B-1.

Idet det igjen henvises til fig. 2, hvor antallet av armer er åtte (n = 8), skal det bemerkes at innenfor de diametralt motsatte segmenter 46 er de motstående svingtapper 66 som ligger ved hver ende av kordelinjen 68 i disse segmenter 46, beliggende på de samme sider av det horisontale referanseplan 58. For eksempel er således tappene 66 som ligger på kordelinjene 68-1 og 68-5 i de diametralt motsatte segmenter 46-1 hhv. 46-5, alle beliggende over referanseplanet 58. (De tapper 66 som ligger over referanseplanet 58 på fig. 2, er angitt med en henvisningsbokstav H.) Tappene 66 som ligger på kordelinjene 68-2 og 68-6 i de diametralt motsatte segmenter 46-2 hhv. 46-6, ligger under referanseplanet 58. (De tapper 66 som ligger under referanseplanet 58 på fig. 2, er angitt med en henvisningsbokstav L.)

Idet det henvises til fig. 5, hvor seks armer 42 stråler ut fra navet, skal det bemerkes at svingtappene 66' som ligger ved endene av kordelinjene 68, er anbrakt på motsatte sider av det horisontale plan 58. For eksempel er de tapper 66' som ligger på kordelinjen 68'-1 i segmentet 46'-1 i rotoren 10' som er vist på fig. 5, begge beliggende over referanseplanet 58, mens tappene 66' som ligger på kordelinjen 68'-4 i det diametralt motstående segment 46'-2, begge er beliggende under referanseplanet 58. På fig. 5 er tapper 66' som ligger over referanseplanet 58, angitt med henvisningsbokstaven H, mens tapper som ligger under planet 58, er angitt med henvisningsbokstaven L.

Av det foregående kan det innses at der hvor-en rotor har et armantall n slik at n/2 er et like tall, opptrer en liknende situasjon som den som er vist på fig. 2, nemlig at tappene ved endene av kordelinjene i diametralt motsatte segmenter ligger på den samme side (enten, over eller under) av referanseplanet. Når derimot en rotor inne-holder n armer slik at n/2 er et ulike tall, opptrer den situasjon som er vist på fig. 5, nemlig at tappene ved endene av kordelinjene i diametralt motsatte segmenter ligger på motsatte sider (over eller under) av referanseplanet.

Dersom kvotienten n/2 er et like tall, kan en sådan rotor under drift benyttes med hvilket som helst like antall kar, og dersom hvert par av kar er anbrakt i diametralt motsatte segmenter, vil rotoren være i balanse under drift. Dersom imidlertid kvotienten n/2 er et ulike tall,

er en sådan rotor balansert i drift bare dersom antall kar er et heltallig multiplum av denne kvotient og dersom karene er plassert i segmenter i hvilke alle tapper ligger på den samme side av referanseplanet.

Fig. 6 og 7, som viser rotorer som har henholdsvis ti og tolv radialt utstrålende armer, bekrefter oven-stående generaliseringer. På fig. 6 og 7 er symbolene H hhv. Ligjen benyttet til å angi at en boring og en tapp ligger over e.ller under referanseplanet. På fig. 6, hvor n er lik ti og n/2 er et ulike tall (lik fem), opptrer en liknende situasjon som den som er beskrevet i forbindelse med fig. 5. Tappene på kordene i motsatte segmenter ligger altså på motsatte sider av planet 58, og rotoren er balansert under drift bare dersom antall benyttede kar er et heltallig multiplum av kvotienten (dvs. fem eller ti). På fig. 7, hvor n er lik tolv slik at n/2 er et like tall, eksisterer en liknende situasjon som den som er beskrevet i forbindelse med fig. 2. Tappene på kordene i motsatte segmenter ligger altså på den samme side av planet 58, og rotoren er balansert dersom det benyttes et vilkårlig like tall (to, fire, seks, åtte, ti eller tolv) av kar, idet hvilket som helst par av kar er plassert i diametralt motsatte segmenter.

Idet det på nytt henvises til fig. 1, kan karene

70 være forsynt med lommer 72. Lommene 72 (som er beliggende diametralt i forhold til karet 70) opptar motstående svingtapper 66 og understøttes derved av rotoren 10. Når tappene 66 er innført i boringene som er anordnet på motstående overflater av vinkelmessig tilgrensende armer, ligger tappene koaksialt i et plan parallelt med- referanseplanet, og enten over eller under referanseplanet, slik som beskrevet foran. Når rotoren ikke er i drift, henger karene vertikalt ned fra tappene (som vist ved 70-6 på fig. 6).

Når rotoren er i fart, svinger karet 70-1 og strekker seg horisontalt innenfor dekselet 32. Kantpartiet 70R av hvert av karene er forsynt med et ringformet spor 74. Dessuten er to skruelinjeformede spor 76 (av hvilke det ene er synlig på fig. 1) anordnet på den innvendige overflate av karet 70 i nærheten av dettes kant.

Et deksel eller lokk 7 8 er anordnet for hvert av karene 70. Lokket 78 er forsynt med et håndtaksparti 78H. En plugg 78P rager ned fra undersiden av lokket 78. Tanger 78T (av hvilke én er vist på fig. 1) er anordnet på pluggen 78P. Tangene 78T kan bringes i inngrep med sporene 76 som er anordnet på karenes 70 innvendige overflate, for derved å feste lokket 78 til karet. En O-ring eller en annen passende tetning 80 er opptatt i det ringformede spor 74 for å forsegle grenseflaten mellom lokket 78 og karet 70. Ved hjelp av anordningen av lokket 78 hindres varmegradienter og aerosoldannelse av den prøve som sentrifugeres.

Claims (4)

1. <1>' Svingekar-sentrifugerotor av den type som har et nav (12) fra hvilket det stråler ut et antall armer (42), idet hver arm har en første og en andre, vertikalt forløpende overflate (54A, 54B) på motsatte sider av armen, og en tappopptagende boring (62) som strekker seg inn i armen fra hver overflate, karakterisert ved at aksen til den boring (62) som strekker seg inn i armen (42) fra den første overflate (54A), ligger over et horisontalt referanseplan (58) som strekker seg gjennom armen i hovedsaken normalt på rotorens (10) rotasjonsakse (16), mens aksen til den boring (62) som strekker seg inn i armen fra den andre overflate (54B), ligger under det horisontale plan, og at boringene på motstående overflater av vinkelmessig tilgrensende armer (42) hver ligger på den samme side av det horisontale plan (58).
2. 2. Sentrifugerotor ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter n armer (42) som stråler ut fra navet (12) for å inndele rotoren in segmenter (46') slik at når n/2 er et ulike tall, ligger boringene (62) på motstående overflater (54A, 54B) av vinkelmessig tilgrensende armer (42) som avgrenser et første segment (46')/ og boringene (62) i motstående overflater av vinkelmessig tilgrensende armer (42) som avgrenser det diametralt motsatte segment (46'), på motsatte sider av det horisontale plan (58).
3. 3. Sentrifugerotor ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter n armer som stråler ut fra navet (12) for å inndele rotoren i n segmenter (46) slik at når n/2 er et like tall, ligger boringene (62) på motstående overflater (54A, 54B) av de vinkelmessig tilgrensende armer (42) som avgrenser diametralt motsatte segmenter (46), alle på den samme side av det horisontale plan (58).
4. 4. Sentrifugerotor ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at den boring (62) som strekker seg inn i armen (42) fra den første overflate (54A), og den boring (62) som strekker seg inn i armen (42) fra den andre overflate (54B), ligger henholdsvis fullstendig - over og under dethorisontale plan (58) .