WO2001008807A1 - Unwuchtausgleichsvorrichtung für zentrifugen - Google Patents

Unwuchtausgleichsvorrichtung für zentrifugen Download PDF

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WO2001008807A1
WO2001008807A1 PCT/EP2000/007495 EP0007495W WO0108807A1 WO 2001008807 A1 WO2001008807 A1 WO 2001008807A1 EP 0007495 W EP0007495 W EP 0007495W WO 0108807 A1 WO0108807 A1 WO 0108807A1
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Fel Anatolii
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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
    • B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers

Definitions

  • the invention relates to a device of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such a device brings about an imbalance compensation in the event of an imbalance of the rotor, which is generated, for example, by asymmetrical loading, in that the balancing ring with mass moves during rotation of the rotor in the opposite direction to the imbalance mass with a yielding bearing device and thereby compensates for the imbalance.
  • a generic device of the type mentioned is known from DE 4293504 AI.
  • the bearing device has a plurality of radially acting springs arranged circumferentially spaced apart.
  • this construction has significant disadvantages.
  • the radially acting spring force of the bearing device is different for different circumferential angles, depending on how far the circumferential angle is from adjacent springs. This results in uneven Imbalance compensation disturbing conditions. Furthermore, the individually designed springs are difficult to adjust to the same spring force, which also results in imbalance compensation. Furthermore, the undamped springs of the bearing device provided in the known construction form an oscillatory system which is a source of additional undesirable resonances. Furthermore, the known bearing device is essentially only effective in the plane of the bearing device and not against tilt deflections. Finally, the known construction is also very complex to manufacture.
  • the known device is only suitable for low unbalance requirements at low speeds, such as for the case of a washing machine shown in the cited document. It is only very poorly suited for high-speed centrifuges.
  • the object of the present invention is to design the generic device in a cost-saving manner for higher balancing requirements.
  • the device according to the invention provides an elastic ring as a bearing device.
  • the compensating ring for example a steel ring of suitable mass
  • an elastic ring in the form of a rubber layer.
  • the ring-shaped form of the elastic ring which can be formed symmetrically on all sides, is advantageous, since it enables the same (isotropic) elastic properties under all circumferential angles.
  • Such an elastic ring can be well damped. Then resonance frequencies do not occur, so that no additional resonances are formed in the vibration system of the centrifuge.
  • the elastic ring can Generate actuating forces in the tilting direction of the rotor axis in relation to the compensating ring and thus also compensate tilting movements very well. This easily creates an unbalance compensation in several degrees of freedom.
  • the device according to the invention is therefore, at low cost and, due to its simple construction, particularly suitable for retrofitting of all types of centrifuges, in particular also for very high-speed centrifuges such as laboratory centrifuges in particular.
  • the device can be designed such that it can be attached to different concentric surfaces of the rotor, for example to the rotor container provided for receiving the items to be centrifuged.
  • it is advantageously provided for attachment to the drive shaft, for example in the vicinity of the rotor container, which simplifies the attachment.
  • the device can be provided on a concentric outer surface of the rotor, for example on the circumference of the rotor container or particularly advantageously when it is attached to the shaft on the outside thereof.
  • it is advantageously arranged on a concentric inner surface, in particular on an inner surface of the rotor container, which in particular leads to a space-saving construction.
  • the elastic ring is advantageously designed as an elastomer ring. Suitable elastomers such as natural rubber or a synthetic elastomer can be used. A particular advantage here is the uniform spring action in all directions and the good internal damping of the material.
  • the elastomer ring can be formed in one piece, but is advantageously constructed in several layers. These layers can be separated by planes perpendicular to the axis or in particular as concentric see layers in the radial direction one above the other. Thanks to the multi-layer structure with different elastomer parameters of the layers, the restoring and damping properties of the elastomer ring can be optimized.
  • a seat ring is provided on the side of the elastomer ring provided for attachment to the rotor, said seat ring being made of metal, for example, and allowing the device to be attached properly to metal.
  • the compensating ring which is preferably made of metal, the elastic ring and an optionally provided seat ring can be inserted loosely into one another and held together by additional devices. However, they are advantageously connected to one another to form a structural unit, which improves the ability to be assembled and the functional reliability.
  • the elastomer ring according to claim 8 preferably consists entirely or partially, for example in one of several layers, of an elastomer foam which, on account of its special elasticity property, enables further optimization of the resetting and damping behavior of the elastomer ring.
  • the elastic ring is advantageously designed as an obliquely coiled coil spring.
  • similar radial elastic properties can be achieved as with an elastomer ring, but with the advantages, such as better temperature resistance and chemical resistance.
  • Good internal damping can also be achieved here by friction damping due to the multiple application of the screw turns.
  • the invention is shown schematically, for example, in the drawings, in which:
  • FIG. 1 shows a section through a laboratory centrifuge with several unbalance compensation devices with an elastomer ring
  • FIG. 3 shows a variant of the unbalance compensation device in the representation according to FIG. 2, FIG.
  • Fig. 1 a laboratory centrifuge of conventional design is shown with the outer protective housing omitted.
  • a drive motor 3 which drives the perpendicular shaft 4 of a rotor, which consists of the shaft 4 and a rotor container 5, is resiliently mounted on a base plate 1 with springs 2.
  • the rotor container 5 has a plurality of receptacles 6 which serve to hold sample tubes 7 to be centrifuged.
  • Fig. 1 - to explain an imbalance - it is shown that a sample tube 7 is only in one of the two receptacles 6 lying opposite in the sectional plane, whereas the opposite receptacle 6 is empty. This creates a significant imbalance that must be compensated for.
  • an unbalance compensation device I is provided on the shaft 4, which consists of a compensation ring 8 and an elastic ring in the form of an elastomer ring 9.
  • this device I is shown again in Fig. 2 on an enlarged scale.
  • the elastomer ring 9 which can be made of any suitable natural or synthetic elastomer, permits a radial displacement of the compensating ring 8, which has a suitable mass, for example made of steel, with respect to the shaft 4. Tilting movements of the shaft 4 with respect to the plane of the compensating ring 8 are also shown in FIG the elastomer ring 9 balanced.
  • the elastomer ring 9 can have customary elastomer properties, that is to say not only has a resilient effect but also has a substantially damping effect.
  • Fig. 1 shows that an unbalance compensation device with elastomer ring 9 and compensation ring 8 can be designed for attachment to different positions of the rotor.
  • a compensation device II can be provided on the circumference of the rotor container 5.
  • a compensation device III can be provided on the lower end face of the rotor container 5, with the special feature that here the elastomer ring is subjected to shear stress.
  • a compensating device IV is particularly advantageously arranged thereon. in which case the compensating ring 8 lies on the inside and the elastomer ring 9 lies on the outside towards the inner surface 10 of the rotor container 5.
  • a compensation device V can also be arranged, as shown in FIG. 1, on the end of the shaft 4 which projects downward from the motor 3.
  • a compensation device VI can also be arranged within the rotor container 5 on a cylindrical inner surface 10 '.
  • the compensating ring 8 ' can also be designed as a solid disk.
  • the most suitable of the mounting locations I-IV can be selected.
  • the arrangement of several compensating devices, for example in positions I and IV, can also be advantageous for better unbalance compensation.
  • FIG. 3 shows a construction which, with the compensation ring 8 and the elastomer ring 9, corresponds to the construction of FIG. 2, except for other dimensions.
  • a z. B. steel seat ring 11 is provided, which is designed to fit snugly on the shaft 4.
  • FIG. 4 corresponds to that of FIG. 3, except for the fact that the elastomer ring consists of two concentric layers 9 ', 9 ", which consist of different elastomer materials and, for example, different have spring or damping properties.
  • the compensation behavior of the elastomer ring 9 ', 9 " can thereby be optimized.
  • Fig. 5 shows a variant of the construction shown in Fig. 3, in which the compensating ring 8 is arranged enclosed on all sides in the elastomer ring 9.
  • its parts 8, 9, 11 can in particular be firmly connected to one another, e.g. B. by gluing or vulcanization to create a secured against displacement and easy to handle construction.
  • the elastomer ring 9 can consist of non-porous elastomer material, but in particular also of an elastomer foam, the special spring and damping properties of which can be advantageously used here.
  • one of the layers 9 ', 9 " can be made of elastomer foam, or both layers can be made of different foam.
  • the elastomer ring 9 is shown in the illustrated versions with a rectangular cross-sectional shape. Its radial thickness and its thickness extending in the axial direction of the shaft 4 can be adapted to the desired balancing parameters, in particular also with regard to the ratio of radial elasticity to tipping elasticity.
  • the cross-sectional geometry can advantageously also be designed differently, e.g. B. with spherical bulge of the end faces of the elastomer ring or with hollow surfaces, as the elastomer ring 9 'of the balancing device VI shows, to its Adjust elasticity properties in the desired way.
  • the elastomer ring can also be provided, for example, with circumferentially distributed cavities or perforations, provided that their arrangement does not impair the elastic properties which are to be kept as isotropic at all angles as much as possible.
  • FIGS. 6 and 7 show in a different sectional view a further embodiment of an unbalance compensation device, which e.g. 1 can be arranged on the shaft 4 in position I according to FIG. 1, but is also suitable for the other attachment positions II to IV according to FIG. 1 in a corresponding structural modification.
  • an unbalance compensation device which e.g. 1 can be arranged on the shaft 4 in position I according to FIG. 1, but is also suitable for the other attachment positions II to IV according to FIG. 1 in a corresponding structural modification.
  • the elastic ring is not designed as an elastomer ring, but as an annular helical spring 19. This is on the one hand in a circumferential outer groove 16 of the seat ring 11 and on the other hand in a circumferential inner groove 17 of the compensating ring 8, so that the Imbalance compensation device forms a positively connected assembly unit.
  • the cross-sectional shapes of the grooves 16 and 17 are, as Figure 6 shows, adapted to the cross-sectional circumferential shape of the coil spring 19.
  • the individual windings would be essentially radial in the view in FIG. 4.
  • the individual windings as shown in FIG. 7, are tilted at an oblique angle ⁇ with respect to the radial direction shown in dash-dotted lines.
  • the helical spring 19 can yield elastically in the radial direction, similar to the elastomer ring 9 used in the embodiments in FIGS. 1 to 5.
  • the helical spring 19 can also elastically compensate for tilting movements of the shaft 4 relative to the compensating ring 8.
  • the coil spring 19 can consist of suitable spring materials, such as spring steel.
  • the spring ring 19 and thus the entire unbalance compensation device 11, 19, 8 can be designed, for example, to be resistant to high temperatures and resistant to solvents.
  • the helical spring 19 used as a spring ring in the embodiment of FIGS. 6 and 7 has the disadvantage of a lack of internal damping compared to the elastomers used in the other embodiments.
  • the helical spring 19 is supported in the grooves 16 and 17 with all of its turns in point or line systems. With radial compensating movements of the coil spring 19, there are sliding displacements of these contact points, which is associated with corresponding friction. As a result, a sufficient damping effect by friction damping is achieved even with this design of the elastic ring.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zum selbsttätigen Unwuchtausgleich des Rotors (5) einer Zentrifuge, mit einem über eine elastische Lagereinrichtung (9) an einer konzentrischen Fläche des Rotors in Ruhestellung konzentrisch lagerbaren Ausgleichsring (8) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung als wenigstens radial nachgiebiger elastischer Ring ausgebildet ist.

Description

Unwuchtausgleichsvorrichtung für Zentrifugen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.
Eine derartige Vorrichtung bewirkt bei einer Unwucht des Rotors, die beispielsweise durch unsymmetrische Beladung erzeugt ist, einen Unwuchtausgleich dadurch, daß der massebehaftete Ausgleichsring sich während der Rotation des Rotors bei nachgebender Lagereinrichtung entgegengesetzt zur Unwuchtmasse verschiebt und dadurch die Unwucht ausgleicht.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 4293504 AI bekannt. Bei dieser weist die Lagereinrichtung mehrere umfangsbe- abstandet angeordnete radial wirkende Federn auf. Diese Konstruktion hat jedoch erhebliche Nachteile.
Zunächst ist die radial wirkende Federkraft der Lagereinrichtung für verschiedene Umfangswinkel unterschiedlich, je nachdem wie weit der Umfangswinkel von benachbarten Federn entfernt liegt. Dadurch ergeben sich ungleichmäßige, den Unwuchtausgleich störende Verhältnisse. Ferner sind die einzeln ausgebildeten Federn nur schwer auf gleiche Federkraft abstimmbar, woraus sich ebenfalls Störungen des Unwuchtausgleichs ergeben. Weiterhin bilden die bei der bekannten Konstruktion vorgesehen ungedämpften Federn der Lagereinrichtung ein schwingfähiges System, das eine Quelle zusätzlicher unerwünschter Resonanzen ist. Weiterhin ist die bekannte Lagereinrichtung im wesentlichen nur in der Ebene der Lagereinrichtung und nicht gegen Kippauslenkungen wirksam. Schließlich ist die bekannte Konstruktion auch sehr aufwendig in der Herstellung.
Aus diesen Gründen ist die bekannte Vorrichtung nur für geringe Unwuchtanforderungen bei niedrigen Drehzahlen geeignet, wie für den in der zitierten Schrift dargestellten Fall einer Waschmaschine. Für hochdrehende Zentrifugen ist sie nur sehr schlecht geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Vorrichtung kostensparend für höhere Auswuchtanforderungen auszubilden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht als Lagereinrichtung einen elastischen Ring vor. Im einfachsten Fall ist der Ausgleichsring, beispielsweise ein Stahlring geeigneter Masse, über einen elastischen Ring in Form einer Gummischicht auf der Fläche des Rotors befestigt. Ersichtlich ist eine solche Konstruktion äußerst kostengünstig. Von Vorteil ist die ringförmige, allseits symmetrisch ausbildbare Form des elastischen Ringes, die unter sämtlichen Umfangswinkeln gleiche (isotrope) elastische Eigenschaften ermöglicht. Ein solcher elastischer Ring läßt sich gut dämpfend ausbilden. Resonanzfrequenzen treten dann nicht auf, so daß im Schwingungssystem der Zentrifuge keine zusätzlichen Resonanzen gebildet werden. Der elastische Ring kann je nach Querschnittsgeometrie sehr gut Rück- Stellkräfte auch in Kipprichtung der Rotorachse gegenüber dem Ausgleichsring erzeugen und somit auch Kippbewegungen sehr gut ausgleichen. Es wird hiermit auf einfache Weise ein Unwuchtausgleich in mehreren Freiheitsgraden erzeugt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher bei geringen Kosten und wegen ihrer einfachen Konstruktion insbesondere auch nachrüstbar für Zentrifugen aller Art, insbesondere auch für sehr hoch drehende Zentrifugen wie insbesondere Laborzentrifugen, geeignet.
Die Vorrichtung kann an unterschiedlichen konzentrischen Flächen das Rotors anbringbar ausgebildet sein, beispielsweise an dem zur Aufnahme des Zentrifu- giergutes vorgesehenen Rotorbehälter. Vorteilhaft ist sie jedoch gemäß Anspruch 2 zur Anbringung an der Antriebswelle vorgesehen, beispielsweise in der Nähe des Rotorbehälters, wodurch die Anbringung vereinfacht wird.
Die Vorrichtung kann an einer konzentrischen Außenfläche des Rotors, beispielsweise am Umfang des Rotorbehälters oder insbesondere vorteilhaft bei Anbringung auf der Welle auf deren Außenseite vorgesehen sein. Vorteilhaft ist sie jedoch gemäß Anspruch 3 an einer konzentrischen Innenfläche, insbesondere an einer Innenfläche des Rotorbehälters angeordnet, was insbesondere zu platzsparendem Aufbau führt.
Vorteilhaft ist der elastische Ring gemäß Anspruch 4 als Elastomerring ausgebildet. Es können geeignete Elastomere, wie Naturkautschuk oder ein synthetisches Elastomer verwendet werden. Von Vorteil ist hier insbesondere die gleichmäßige Federwirkung in allen Richtungen und die gute Eigendämpfung des Materials.
Der Elastomerring kann einstückig ausgebildet sein, ist vorteilhaft jedoch gemäß Anspruch 5 mehrschichtig aufgebaut. Diese Schichten können durch senkrecht zur Achse stehende Ebenen getrennt sein oder insbesondere auch als konzentri- sehe Schichten in radialer Richtung übereinander angeordnet sein. Durch den Mehrschichtaufbau mit unterschiedlichen Elastomerparametern der Schichten lassen sich die Rückstell- und Dämpfungseigenschaften des Elastomerringes optimieren.
Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 6 auf der zur Befestigung am Rotor vorgesehenen Seite des Elastomerringes ein Sitzring vorgesehen, der beispielsweise aus Metall besteht und eine ordentliche Metall zu Metall Befestigung der Vorrichtung ermöglicht.
Der vorzugsweise aus Metall bestehende Ausgleichsring, der elastische Ring und ein gegebenenfalls vorgesehener Sitzring könne lose ineinandergesteckt und durch zusätzliche Vorrichtungen zusammengehalten werden. Vorteilhaft sind sie jedoch gemäß Anspruch 7 zu einer Baueinheit fest miteinander verbunden, was die Montierbarkeit und die Funktionssicherheit verbessert.
Vorzugsweise besteht der Elastomerring nach Anspruch 8 ganz oder teilweise, beispielsweise in einer von mehreren Schichten aus einem Elastomerschaum, der aufgrund seiner besonderen Elastizitätseigenschaft eine weitere Optimierung des Rückstell- und Dämpfungsverhaltens des Elastomerringes ermöglicht.
Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 9 der elastische Ring als schräg gewundene Schraubenfeder ausgebildet. Mit dieser Konstruktion lassen sich ähnliche radiale elastische Eigenschaften wie mit einem Elastomerring erzielen, jedoch mit den Vorteilen, z.B. besserer Temperaturbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Eine gute Eigendämpfung kann auch hier durch Reibdämpfung aufgrund der vielfachen Anlage der Schraubenwindungen erreicht werden. In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt, es zeigen:
Fig. 1 Einen Schnitt durch eine Laborzentrifuge mit mehreren Unwuchtausgleichsvorrichtungen mit Elastomerring,
Fig. 2 im Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1 einer der dargestellten Unwuchtausgleichsvorrichtungen in Achsansicht,
Fig. 3 in Darstellung gemäß Fig. 2 eine Variante der Unwuchtausgleichsvorrichtung,
Fig. 4 in Darstellung gemäß Fig. 2 eine weiter Variante der Unwuchtausgleichsvorrichtung,
Fig. 5 im Schnitt der Fig. 1 eine weiter Variante der Unwuchtausgleichsvorrichtung,
Fig. 6, 7 in unterschiedlichen Schnittdarstellungen eine auf der Welle der Zentrifuge angeordnete Unwuchtausgleichsvorrichtung mit einer Schraubenfeder als elastischer Ring.
In Fig. 1 ist eine Laborzentrifuge üblicher Bauart unter Weglassung des äußeren Schutzgehäuses dargestellt.
Auf einer Grundplatte 1 ist mit Federn 2 federnd gelagert ein Antriebsmotor 3 angeordnet, der die lotrecht stehende Welle 4 eines Rotors antreibt, welcher aus der Welle 4 und einem Rotorbehälter 5 besteht. Der Rotorbehälter 5 weist mehrere Aufnahmen 6 auf, die zur Aufnahme zu zen- trifugierender Probenröhrchen 7 dienen. In Fig. 1 ist - zur Erläuterung einer Unwucht - dargestellt, daß nur in einer der beiden in der Schnittebene gegenüberliegen Aufnahmen 6 ein Probenröhrchen 7 liegt, wogegen die gegenüberliegende Aufnahme 6 leer ist. Dadurch wird eine erhebliche Unwucht erzeugt, die auszugleichen ist.
Zum Unwuchtausgleich ist auf der Welle 4 eine Unwuchtausgleichsvorrichtung I vorgesehen, die aus einem Ausgleichsring 8 und einem elastische Ring in Form eines Elastomerringes 9 besteht. In Achsansicht gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 ist diese Vorrichtung I noch einmal in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Ersichtlich erlaubt der Elastomerring 9, der aus irgendeinem geeigneten natürlichen oder synthetischen Elastomer bestehen kann, eine radiale Verlagerung des mit geeigneter Masse behafteten, beispielsweise aus Stahl bestehenden Ausgleichsringes 8 gegenüber der Welle 4. Auch Kippbewegungen der Welle 4 gegenüber der Ebene des Ausgleichsringes 8 werden in dem Elastomerring 9 ausgeglichen. Der Elastomerring 9 kann übliche Elastomereigenschaften aufweisen, wirkt also insbesondere nicht nur federnd sondern auch wesentlich dämpfend.
Fig. 1 zeigt, daß eine Unwuchtausgleichsvorrichtung mit Elastomerring 9 und Ausgleichsring 8 zur Anbringung an unterschiedlichen Positionen des Rotors ausgebildet sein kann.
Eine Ausgleichsvorrichtung II kann auf dem Umfang des Rotorbehälters 5 vorgesehen sein. Eine Ausgleichsvorrichtung III kann an der unteren Stirnfläche des Rotorbehälters 5 vorgesehen sein, mit der Besonderheit, daß hier der Elastomerring auf Scherung beansprucht wird. Insbesondere vorteilhaft ist bei der dargestellten Ausbildung des Rotorbehälter 5 mit einer unteren Ausnehmung mit zylindrischer Innenfläche 10 eine Ausgleichsvorrichtung IV auf dieser angeordnet. wobei dann der Ausgleichsring 8 innen und der Elastomerring 9 außen zur Innenfläche 10 des Rotorbehälters 5 hin liegt. Eine Ausgleichsvorrichtung V kann auch, wie in Figur 1 dargestellt, an dem nach unten den Motor 3 überragenden Ende der Welle 4 angeordnet werden.
Eine Ausgleichsvorrichtung VI kann ferner auch innerhalb des Rotorbehälters 5 angeordnet sein an einer zylindrischen Innenfläche 10'. Im dargestellten Fall kann, wie Fig. 1 zeigt, der Ausgleichsring 8' auch als Vollscheibe ausgebildet sein.
Je nach Schwingungsverhalten der in Fig. 1 dargestellten Zentrifuge, kann der am besten geeignete der Anbringungsorte I-IV gewählt werden. Von Vorteil zum besseren Unwuchtausgleich kann auch die Anordnung mehrerer Ausgleichsvorrichtungen, beispielsweise in den Positionen I und IV, sein.
Zu der gemäß Fig. 1 in Position I angeordneten Ausgleichsvorrichtung sind im Folgenden erläuterte Varianten möglich, die auch für die in den anderen Positionen dargestellten Ausgleichsvorrichtungen entsprechend abgewandelt verwendbar sind.
In Fig. 3 ist eine Konstruktion dargestellt, die mit Ausgleichsring 8 und Elastomerring 9 - bis auf andere Dimensionierung - der Konstruktion der Fig. 2 entspricht. Innerhalb des Elastomerringes 9 ist jedoch zusätzlich ein z. B. aus Stahl bestehender Sitzring 11 vorgesehen, der zu gutem Paßsitz auf der Welle 4 ausgebildet ist.
Die Ausführungsform der Fig. 4 entspricht der der Fig. 3, bis auf die Tatsache, daß der Elastomerring aus zwei konzentrischen Schichten 9', 9" besteht, die aus unterschiedlichen Elastomermaterialien bestehen und beispielsweise unterschied- liehe Feder- oder Dämpfungseigenschaften aufweisen. Dadurch kann das Ausgleichsverhalten des Elastomerringes 9', 9" optimiert werden.
Fig. 5 zeigt eine Variante der in Fig. 3 dargestellten Konstruktion, bei der der Ausgleichsring 8 allseitig umschlossen in dem Elastomerring 9 angeordnet ist. Hierdurch können sowohl die Ausgleichseigenschaften als auch die Herstellbarkeit und Dauerfestigkeit verbessert werden.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen der Ausgleichsvorrichtung können deren Teile 8, 9, 11 insbesondere miteinander fest verbunden sein, z. B. durch Verklebung oder Vulkanisierung, um eine gegen Verschiebungen gesicherte und bei der Montage leicht handhabbare Konstruktion zu schaffen.
In den dargestellten Ausführungsformen kann der Elastomerring 9 aus porenfreiem Elastomermaterial bestehen, insbesondere jedoch auch aus einem Elastomerschaum, dessen besondere Feder- und Dämpfungseigenschaften hier vorteilhaft nutzbar sind. Bei der Ausführungsform 4 kann beispielsweise eine der Schichten 9', 9" aus Elastomerschaum bestehen, oder auch beide Schichten aus unterschiedlichem Schaum.
Der Elastomerring 9 ist in den dargestellten Ausführungen mit rechteckiger Querschnittsform dargestellt. Dabei kann seine radiale Dicke und seine in Achsrichtung der Welle 4 erstreckte Dicke den gewünschten Auswuchtparametern angepaßt sein, insbesondere auch hinsichtlich des Verhältnisses radialer Elastizität zu Kippelastizität.
Die Querschnittgeometrie kann vorteilhaft auch anderes ausgebildet sein, z. B. mit balliger Auswölbung der Stirnflächen des Elastomerringes bzw. mit Hohlflächen, wie dies der Elastomerring 9' der Auswuchteinrichtung VI zeigt, um seine Elastizitätseigenschaften in gewünschter Weise einzustellen. Zu demselben Zweck kann der Elastomerring auch beispielsweise mit umfangsverteilten Hohlräumen oder Durchbrechungen versehen sein, sofern durch deren Anordnung die unter allen Winkeln möglichst gleich (isotrop) zu haltenden elastischen Eigenschaften nicht zu sehr beeinträchtigt werden.
Die Figuren 6 und 7 zeigen in unterschiedlicher Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Unwuchtausgleichsvorrichtung, die z.B. in Position I gemäß Figur 1 auf der Welle 4 angeordnet sein kann, sich in entsprechender konstruktiver Abwandlung aber auch für die anderen Anbringungspositionen II bis IV gemäß Figur 1 eignet.
Bei der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 ist der elastische Ring nicht als Elastomerring ausgebildet, sondern als ringförmig ausgebildete Schraubenfeder 19. Diese ist einerseits in einer umlaufenden Außennut 16 des Sitzringes 11 und andererseits in einer umlaufenden Innennut 17 des Ausgleichsringes 8 gelagert, so daß die Unwuchtausgleichsvorrichtung eine formschlüssig verbundene Montageeinheit bildet. Die Querschnittsformen der Nuten 16 und 17 sind, wie Figur 6 zeigt, der Querschnittsumfangsform der Schraubenfeder 19 angepaßt.
Bei einer normal gewickelten Schraubenfeder würden die einzelnen Windungen in Ansicht der Figur 4 im wesentlichen radial stehen. Bei der schematisch dargestellten, für die vorliegenden Zwecke verwendbaren Schraubenfeder 19 sind die einzelnen Windungen jedoch, wie in Figur 7 dargestellt, unter einem Schrägwinkel α gegenüber der strichpunktiert dargestellten Radialrichtung gekippt. Dadurch kann die Schraubenfeder 19 in radialer Richtung elastisch nachgeben, ähnlich wie der in den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 5 verwendete Elastomerring 9. Auch Kippbewegungen der Welle 4 gegenüber dem Ausgleichsring 8 kann die Schraubenfeder 19 elastisch ausgleichen. Die Schraubenfeder 19 kann aus geeigneten Federmaterialien, wie z.B. Federstahl, bestehen. Anders als der in den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 5 verwendete Elastomerring 9, kann der Federring 19 und somit die gesamte Unwuchtausgleichsvorrichtung 11, 19, 8 z.B. hochtemperaturfest und beständig gegen Lösungsmittel ausgebildet sein.
Die in den in der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 als Federring verwendete Schraubenfeder 19, weist gegenüber dem in den anderen Ausführungsformen verwendeten Elastomeren den Nachteil mangelnder Eigendämpfung auf. Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist die Schraubenfeder 19 jedoch in den Nuten 16 und 17 mit allen ihren Windungen in Punkt- bzw. Linienanlagen gelagert. Bei radialen Ausgleichsbewegungen der Schraubenfeder 19 kommt es zu Gleitverschiebungen dieser Anlagestellen, was mit entsprechender Reibung verbunden ist. Dadurch wird auch bei dieser Ausbildung des elastischen Ringes eine ausreichende Dämpfungswirkung durch Reibungsdämpfung erreicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zum selbsttätigen Unwuchtausgleich des Rotors (4, 5) einer Zentrifuge, mit einem über eine elastische Lagereinrichtung (9, 19) an einer konzentrischen Fläche des Rotors in Ruhestellung konzentrisch lagerbaren Ausgleichsring (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung als wenigstens radial nachgiebiger elastischer Ring (9, 19) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit eine Antriebswelle (4) aufweisendem Rotor (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8, 9) zur Anbringung auf der Außenfläche der Welle (4) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit eine Antriebswelle (4) aufweisendem Rotor (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8, 9) zur Anbringung auf einer konzentrischen Innenfläche (10) des Rotors (4, 5) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring als Elastomerring (9) ausgebildet ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring aus mehreren Schichten (91, 9") mit unterschiedlichen Elasto- mereigenschaften ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zur Fläche des Rotors (4, 5) gelegenen Seite des elastischen Ringes (9,19) ein zur Anbringung auf der Fläche des Rotors ausgebildeter Sitzring (11) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (8, 9, 11; 8, 19, 11) der Vorrichtung fest miteinander verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (9; 9', 9") wenigstens teilweise aus einem Elastomerschaum besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring als ringförmige Schraubenfeder (19) mit schräg zur Radialrichtung stehenden Windungen ausgebildet ist.
PCT/EP2000/007495 1999-08-03 2000-08-02 Unwuchtausgleichsvorrichtung für zentrifugen WO2001008807A1 (de)

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