Winkelkopf für Zentrifugen

Beschreibung

[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Winkelkopf für Zentrifugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Winkelkopf mit feststehenden, nicht-ausschwenkenden Bechern wird in der Regel unter großem Fertigungsaufwand hergestellt. In der Regel wird ein derartiger Winkelkopf aus einem Vollmaterial gefräst, wobei die Aufnahmebohrungen zur Aufnahme der Becher ebenfalls durch eine Vielzahl hintereinandergeschalteter Bohr- und Fräsvorgänge hergestellt werden.

[0002] Ähnliche Winkelköpfe sind z. B. aus der DE 36 01 789 C1 bekannt. Hier besitzt ein Zentrifugenrotor ein Unterteil mit sich nach unten erweiternder kegelstumpfförmiger Wand und ein im wesentlichen entsprechend gerichtetes Außenteil. Im Unterteil sind in konischer Richtung nach unten und außen verlaufende Aufnahmen der Gefäße vorgesehen. Die Gefäße werden bei geöffnetem Rotor von außen seitlich eingelegt und seitlich geführt. Die seitlichen öffnungen werden durch den Außenteil abgedeckt.

[0003] Nachteilig ist, daß die Aufnahmen für die zu zentrifugierenden Gefäße jeweils in das Unterteil gebohrt oder gefräst werden müssen.

[0004] Ein weiterer Nachteil ist, daß die auftretenden Zentrifugalkräfte von dem beweglich am Innenteil gelagerten Außenteil aufgenommen werden müssen. Die Gefäßte selbst stützen sich zwar am Innenteil ab, werden aber durch die Rotation beim Zentrifugieren gegen das Außenteil gepreßt. Die Verbiegung des Außenteil in seitlicher Richtung auswärts wird nur dadurch verhindert, daß sich das Außen- und das Innenteil an der Naht (25) berührt. Diese Berührung muß aber nach der Erfindung stets definiert sein, da sonst die Dichtwirkung verloren geht.

[0005] Aus der US-A-4,221,325 ist eine Zentrifuge bekannt, bei der Becher (34) vorgesehen sind, die sich über eine wulstartige Verdickung am obersten Rand am Gehäuse abstützen. Eine seitliche und eine untere Führung dieser Becher ist nicht vorgesehen.

[0006] Es ergibt sich deshalb der große Nachteil, daß die gesamten auftretenden Kräfte über die Halterung am oberen Rand des Bechers übertragen werden müssen. Die Halterung muß insbesondere auch seitliche Führung beim Anlaufen und Abbremsen sowie die radiale Führung bei hohen Drehzahlen durchführen.
Da die zur Verfügung stehende Fläche der Halterung nur sehr klein ist, muß hier mit extremer Sorgfalt und entsprechenden Kosten gearbeitet werden.

[0007] Aus der US-A-4,484,906 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt. Hier stützen sich allerdings die Becher (27) an der Innenseite des Außenteils (20) ab. Dadurch ist eine radiale Führung bei hohen Drehzahlen vorgesehen. Es bleibt aber der Nachteil bestehen, daß die seitliche Führung sowie die Führung in axialer Richtung der Becher (27) von der Verdickung (7) übernommen werden muß.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Winkelkopf für Zentrifugen der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er bei herkömmlichen Lastaufnahmevermögen, wie vergleichbare Winkelköpfe des Standes der Technik, wesentlich kostengünstiger und einfacher hergestellt werden kann.

[0009] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

[0010] Bevorzugt werden die beiden Teile im Bereich des horizontalen Deckflansches des Winkelkopfes miteinander verbunden, weil hier günstige Befestigungsflächen bestehen, nachdem die beiden Teile sich in diesem Bereich bevorzugt über Lappen und hierdurch ein großer Befestigungsbereich geschaffen wird.

[0011] Als Material für das relativ hochbelastete Außenteil wird bevorzugt ein Blechmaterial verwendet, welches am äußeren Rand nach innen eingezogen ist und damit eine stabile Auflage für den Bodenbereich der in die Aufnahmeöffnungen des Winkelkopfes eingesetzten Becher bildet. In die Becher, die in der Regel als Kunststoffhülsen ausgebildet sind, werden Glasröhrchen mit dem Untersuchungsmaterial eingesetzt.

[0012] Der nach innen gezogene Kragen am äußeren Rand des Außenteils kann im rechten Winkel oder in abgerundeter Form ausgebildet sein und ragt über die Mitte des Röhrchenbodens, um somit eine Stützfläche für den Röhrchenboden während des Zentrifugiervorganges und auch im Stand zu gewährleisten.

[0013] Auf diese Weise ist es möglich, das Außenteil (als Blechteil) im Drück- oder Ziehverfahren herzustellen, was wesentliche Herstellungsvorteile bringt.

[0014] Andererseits kann das Innenteil aus einem kostengünstigen Kunststoffmaterial gespritzt oder gegossen werden und das Innenteil dient im wesentlichen nur als radial einwärts gerichtete Stützfläche für die in die Aufnahmebohrungen eingesetzten Becher und hat deshalb keine Zentrifugalkräfte zu übertragen.

[0015] Die Trennfuge zwischen dem Innenteil und dem Außenteil wird bevorzugt im Bodenbereich des Bechers angebracht, um somit einen praktisch geschlossenen Winkelkopf zu gewährleisten, der damit besonders strömungsgünstig ausgebildet ist. Das Innenteil dient somit im Becherbereich im wesentlichen als Windschutz.

[0016] Wichtig hierbei ist, daß das Innenteil jedoch gleichzeitig auch die Rotornabe ausbildet, und somit die Drehantriebskräfte, die auf den Winkelkopf wirken, über die im Umgebungsbereich der Rotornabe angeordnete Befestigung zwischen dem Innenteil und dem Außenteil auf das Außenteil zu übertragen.

[0017] Wie bereits schon eingangs erwähnt, überlappen sich in diesem Bereich das Innen- und das Außenteil und es können somit große, lastübertragende Flächen zwischen den beiden Teilen geschaffen werden, über die es auf einfache Weise möglich ist, einerseits die Zentrifugalkraft des Außenteils auf das Innenteil zu übertragen und andererseits die Drehmomentlasten vom Innenteil auf das Außenteil zu übertragen.

[0018] Die Ausnehmungen an der Oberseite des Außenteils zum Aufnehmen der entsprechenden Becher sind elliptisch ausgebildet. Das Kunststoffteil ist im oberen und unteren Bereich jeweils ein Stück weit zylindrisch, also senkrecht ausgebildet, um daran günstige Auswuchtmassen befestigen zu können. Das heisst, am Innenteil sind am Innenumfang Ringräume ausgeformt, die nicht von den eingesteckten Bechern ausgefüllt werden, so daß in diese Ringräume entsprechende Auswuchtgewichte eingebracht werden können.

[0019] Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.

[0020] Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

[0021] Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

[0022] Es zeigen:

Figur 1:

Schnitt durch einen Winkelkopf nach der Neuerung,

Figur 2:

Draufsicht auf den Winkelkopf nach Figur 1.

[0023] Der Winkelkopf 1 besteht im wesentlichen aus einem topfförmigen, bevorzugt aus einem Metallblech gefertigten Außenteil 2, welches zunächst einen oberen, horizontal verlaufenden Deckring 6 vom Außenteil 2 aufweist.

[0024] Im Bereich des Deckringes 6 sind elliptische Ausnehmungen 10 eingeformt, in welche Becher 9 einsetzbar sind, in welche Becher wiederum nicht näher dargestellte Glasröhrchen mit der Untersuchungsflüssigkeit einsteckbar sind.

[0025] Von dem Aupenumfang des oberen, horizontalen Deckringes 6 erstreckt sich das topfförmige Außenteil 2 schräg, radial nach außen gerichtet und bildet dort eine Außenwand 11 vom Außenteil 2, die in Bodennähe der Becher in ein nach innen gerichtetes, abgekröpftes, ringförmiges Bodenteil 12 übergeht.

[0026] Wichtig ist, daß die Länge des Bodenteils 12 vom Außenteil 2 so ist, daß sich das Bodenteil 12 über die Längsmittenachse 13 der Becher 9 hinaus erstreckt, so daß die Becher 9 in allen Funktionsstellungen auf dem Bodenteil 12 aufsitzen. Das Bodenteil 12 überträgt also die Zentrifugallast des Bechers 9 auf die Außenwand 11 des Aupenteils 2 und diese überträgt die Zentrifugallast auf den horizontalen Deckring 6 des Außenteils 2.

[0027] Die Innenwandung des Winkelkopfes 1 wird durch ein ebenfalls topfförmiges Innenteil 3 gebildet, welches bevorzugt aus einem Kunststoffteil ausgebildet ist. Das Innenteil 3 weist die Aufnahmebohrung 5 für die Rotornabe 4 auf und bildet ebenso einen horizontalen, scheibenförmigen Bereich, auf dem überlappend der Deckring 6 des Außenteils 2 angeordnet ist. Der Deckring 2 ist mit dem Innenteil 3 im Bereich der Rotornabe 4 über am Umfang verteilt angerodnete Schrauben verbunden, die in die Schraubenbohrung 7 eingesetzt werden.

[0028] Ausgehend von der horizontalen Fläche der Rotornabe 4 geht diese in eine radial nach außen geneigte Innenwand 15 des Innenteils 3 über, wobei im Bereich der Innenwand 15 Abkröpfungen 16,18 angeordnet sind, welche jeweils einen Ringraum 17,19 bilden, in den Auswuchtgewichte eingebracht werden können.

[0029] Im Bodenbereich bildet das Innenteil 3 einen horizontal gerichteten Boden 25, der seinerseits an seinem radial äußeren Ende über ein schräg auswärts abgekröpftes Teil 26 übergeht. Das Teil 26 bildet mit dem Bodenteil 12 des Außenteils 2 eine Trennfuge 24, über die keine Last übertragen wird.

[0030] Entsprechend der Winkelstellung der Längsmittenachse 13 des Bechers 9 liegt somit das Bodenteil 12 des Außenteils 2 senkrecht zur Längsmittenachse 13 des Bechers 9 und nimmt bei Position 14 die Zentrifugalkraft auf, die vom Becherboden 21 auf das Bodenteil 12 des Außenteils 2 bei Position 14 ausgeübt wird.

[0031] Zur Verschiebungssicherung der in die elliptischen Ausnehmungen 10 eingesetzten Becher 9 sind am Außenumfang des Innenteils 3 gemäß Figur 2 jeweils paarweise zueinander parallel angeordnete Stege 20 am Innenteil 3 angeformt, welche die seitliche Verschiebungsbegrenzung für die in die Aufnahmebohrungen 10 eingesetzten Becher 9 bilden.

[0032] Die Stege 20 liegen hierbei etwa auf halber Höhe der Becherlänge unterhalb des Kreisringbereichs 8 der elliptischen Ausnehmungen 10.

Ansprüche

1. Winkelkopf für Zentrifugen zur Aufnahme von einer Anzahl von Bechern, die in einem festgelegten Winkel geneigt zur Vertikalen in Ausnehmungen des Winkelkopfes angeordnet sind, wobei sich der Becherboden des jeweiligen Bechers an Stützflächen des Winkelkopfes abstützt, wobei der Winkelkopf (1) mindestens zweiteilig ausgebildet ist und aus einem mechanisch belastbaren Außenteil (2), sowie aus einem weniger belastbaren Innenteil (3) besteht, daß das Innenteil (3) mit dem Außenteil (2) wenigstens im Bereich der Rotornabe (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (2) an seinem Außenumfang in Bodennähe der Becher (9) ein radial im Winkel einwärts abgebogenes Bodenteil (12) aufweist, welches über die Mitte des Becherbodens (21) ragt, auf dem sich der Becher (9) abstützt, und daß die radial innen liegende Stützfläche für den Becher (9) durch das Innenteil (3) gebildet ist.

2. Winkelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (12) des Außenteils (2) im Bereich der Stützfläche für den Becherboden (21) konkav ausgebildet ist.

3. Winkelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (12) des Außenteils (2) gerade ausgebildet ist.

4. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Bodenteils (12) des Außenteils (2) einen spitzen Winkel (22) mit der Vertikalen (23) bildet.

5. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (2) aus einem Blechteil besteht.

6. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (3) aus einem Kunststoffteil besteht.

7. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (3) die Aufnahmebohrung (5) für die Antriebsachse des Rotors aufweist.

8. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (2) einen horizontalen Deckring (6) aufweist, der mit dem Innenteil (3) im Umgebungsbereich der Rotornabe (4) verbunden ist.

9. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (3) am Innenumfang eine oder mehrere Ringräume (19) ausbildet, in die z. B. Auswuchtgewichte eingebracht werden können.

10. Winkelkopf nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur seitlichen Begrenzung der Aufnahme (10) im Winkelkopf (1) am Innenteil (3) seitliche Stege (20) in gegenseitigem Abstand am Umfang verteilt angeordnet sind, welche die Becher (9) gegen Verschiebung in der Aufnahme (10) in Umfangsrichtung sichern.

Claims

1. Angle head for centrifuges for receiving a number of beakers which are arranged in recesses of the angle head at a fixed angle inclined to the perpendicular, in which the base of the respective beaker is supported by supporting surfaces of the angle head, wherein the angle head (1) is constructed at least in two parts and consists of an outer part (2) which can be mechanically loaded as well an inner part (3) which cannot be loaded as much, that the inner part (3) is connected with the outer part (2) at least in the area of the rotor hub (4), characterised in that at its external circumference the outer part (2) has a base part (12) close to the base of the beakers (9) which is bent inwards radially at an angle and which projects beyond the centre of the beaker base (21) and on which the beaker (9) is supported, and that the radially inwardly located supporting surface for the beaker (9) is formed by the inner part (3).

2. Angle head according to claim 1, characterised in that the base part (12) of the outer part (2) is constructed to be concave for the beaker base (21) in the area of the supporting surface for the beaker.

3. Angle head according to claim 1, characterised in that the base part (12) of the outer part (2) is constructed to be straight.

4. Angle head according to one of the claims 2 or 3, characterised in that the plane of the base part (12) of the outer part (2) forms an acute angle (22) with the perpendicular.

5. Angle head according to one of the claims 1 - 4, characterised in that the outer part (2) consists of a sheet metal part.

6. Angle head according to one of the claims 1 - 5, characterised in that the inner part (3) consists of a plastics part.

7. Angle head according to one of the claims 1 - 6, characterised in that the inner part (3) has the receiving bore (5) for the drive shaft of the rotor.

8. Angle head according to one of the claims 1 - 7, characterised in that the outer part (2) has a horizontal cover ring (6) which in the surrounding area of the rotor hub (4) is connected with the inner part (3).

9. Angle head according to one of the claims 1 - 8, characterised in that at the inner circumference the inner part (3) forms one or more annular chambers (19) into which counterbalancing weights for example can be inserted.

10. Angle head according to one of the claims 1 - 9, characterised in that for the lateral limiting of the receptacle (10) in the angle head (1), on the inner part (3) distributed on the circumference lateral webs (20) are arranged at a mutual distance from each other, which safeguard the beakers (9) against displacement in the receptacle (10) in the circumferential direction.

Revendications

1. Tête angulaire pour centrifugeuses destinée à recevoir un certain nombre de godets qui sont disposés dans des creux de ladite tête suivant un angle défini par rapport à la verticale, étant précisé que le fond de chaque godet est en appui contre des surfaces d'appui de la tête angulaire, et que la tête angulaire (1) est réalisée en au moins deux parties et se compose d'une partie extérieure (2) apte à être sollicitée mécaniquement, et d'une partie intérieure (3) moins apte à être sollicitée, la partie intérieure (3) étant reliée à la partie extérieure (2) au moins dans la zone du moyeu de rotor (4), caractérisée en ce que la partie extérieure (2) comporte, au niveau de sa circonférence extérieure et à proximité du fond des godets (9), une partie de fond (12) qui est repliée radialement vers l'intérieur suivant un certain angle et qui dépasse du milieu du fond de godet (21) sur lequel s'appuie le godet (9), et en ce que la surface d'appui prévue radialement à l'intérieur pour le godet (9) est formée par la partie intérieure (3).

2. Tête angulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie de fond (12) de la partie extérieure (2) est concave dans la zone de la surface d'appui prévue pour le fond de godet (21).

3. Tête angulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie de fond (12) de la partie extérieure (2) est droite.

4. Tête angulaire selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le plan de la partie de fond (12) de la partie extérieure (2) forme un angle aigu (22) avec la verticale (23).

5. Tête angulaire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie extérieure (2) se compose d'un élément en tôle.

6. Tête angulaire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la partie intérieure (3) se compose d'un élément en matière plastique.

7. Tête angulaire selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la partie intérieure (3) comporte le perçage de logement (5) prévu pour l'axe d'entraînement du rotor.

8. Tête angulaire selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la partie extérieure (2) comporte une bague de recouvrement horizontale (6) qui est reliée à la partie intérieure (3) dans la zone entourant le moyeu de rotor (4).

9. Tête angulaire selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la partie intérieure (3) forme, au niveau de la circonférence intérieure, un ou plusieurs espaces annulaires (19) dans lesquels peuvent être placés par exemple des poids d'équilibrage.

10. Tête angulaire selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'il est prévu, pour la limitation latérale du logement (10) défini dans la tête angulaire (1), au niveau de la partie intérieure (3), des nervures latérales (20) qui sont disposées, espacées les unes des autres, sur la circonférence et qui bloquent les godets (9) à l'encontre d'un déplacement dans le logement (10), dans le sens circonférentiel.

Zeichnung