Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen

Abstract

 Beschrieben wird ein Zentrifugenrotor (1) mit Einsatzröhrchen (17), die in dem Rotor geschleudert werden, wobei beim Zentrifugieren eine Abstützung (4) am Innenumfang des umlaufenden Rotors vorgesehen ist. Um den Zentrifugenrotor einfach und kostengünstig bei betriebssicherer Bedienung herstellen zu können, ist es vorgesehen, daß der Rotor im wesentlichen als horizontale Scheibe (2) ausgebildet ist, die an ihrem radialen Außenumfang eine umlaufende Abkröpfung (4) aufweist und daß die Einsatzröhrchen (17) schwenkbar an der Scheibe (2) gelagert, derart, daß die Einsatzröhrchen (17) beim Ausschwenken sich mit Abstützung an der Abkröpfung (4) mit ihrem Bodenbereich (22) in axialer Richtung und in radialer Richtung der Scheibe einwärts verschieben und so das Schwenklager von Zentrifugalkraft freihalten bzw. entlasten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen, die in dem Rotor geschleudert werden, wobei beim Zentrifugieren eine Abstützung am Innenumfang des umlaufenden Rotors vorgesehen ist.

[0002] Ein derartiger Zentrifugenrotor ist bereits aus der DE 17 82 602 B2 bekannt geworden, wobei dort ein ausschwingendes Gehänge vorgesehen ist und jedes Gehänge aus einem Metallbecher besteht, welcher mit einer Schenkelfeder drehbar bzw. schwenkbar im Zentrifugenrotor gelagert ist. Bei der Einwirkung einer Zentrifugalkraft verlagern sich die Schenkelfedern so, daß sich das Gehänge mit seinem Bodenbereich am Innenumfang eines äußeren umlaufenden Abstützrings des Rotors abstützt.

[0003] Nachteil dieses bekannten Zentrifugenrotors ist es jedoch, daß ein separates, als Metallbecher ausgebildetes, Gehänge verwendet werden muß, in welches erst die Zentrifugenröhrchen eingesetzt werden.

[0004] Ein weiterer Nachteil ist in der Verwendung von Schenkelfedern zu sehen, die auf die Dauer zu Ermüdungen neigen.

[0005] In einer anderen bekannten Anordnung eines Zentrifugenrotors ist die Aufhängung, die sonst mit biegbaren Schenkelfedern ausgebildet ist, mit einer gummielastischen Aufhängung gelöst, die aber nachteilig ebenfalls zum Bruch und vor allem zum Verspröden über eine längere Lebensdauer neigt.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugenrotor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er wesentlich einfacher ist, kostengünstiger hergestellt werden kann und daß er betriebssicherer bedienbar ist.

[0007] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor im wesentlichen eine horizontale Scheibe aufweist, die an ihrem radialen Außenumfang eine umlaufende Abkröpfung aufweist, daß als ausschwingendes Gehänge Röhrchen schwenkbar an der Scheibe gelagert sind, die beim Ausschwingen sich mit ihrem Bodenbereich in axialer Richtung des Röhrchens und in radialer Richtung der Scheibe nach innen verschieben und so das Schwenklager von Zentrifugalkraft freihalten bzw. entlasten.

[0008] Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß die Schwenklagerung so ausgebildet ist, daß die Röhrchen direkt als Ausschwinggehänge selbst dienen und derart schwenkgelagert an der Scheibe ansetzen, so daß beim Ausschwingen dieser Röhrchen diese sich axial einwärts verschieben und hierdurch das Schwenklager entlastet wird und nicht mehr an der Kraftübertragung teilnimmt.

[0009] Die gesamte Zentrifugalkraft wird also über die Röhrchen und den Bodenbereich dieser Röhrchen auf die umlaufende Abkröpfung der Scheibe übertragen und von der Scheibe unmittelbar auf die Nabe des Rotors.

[0010] Damit entfallen lastübertragende Verbindungen von der Scheibe beispielsweise über den Windkessel oder über den Deckel.

[0011] Die Scheibe ist also selbsttragend, und damit ist es nun erstmals möglich, einen diskusartig flachen Rotorkessel zu entwerfen, der auch vollkommen ohne Windkessel und ohne Deckel funktionieren könnte.

[0012] Daraus ergibt sich, daß der Windkessel selbst nicht mehr an der Lastübertragung teilnimmt und daß das einzige lastübertragende Teil die Scheibe mit der daran ansetzenden Abkröpfung ist, die bevorzugt werkstoffeinstückig mit der Nabe selbst verbunden ist.

[0013] Selbstverständlich ist es auch möglich, die Nabe und die Scheibe in ihrem nabennahen Berührungsbereich voneinander zu trennen und über entsprechende Befestigungsmittel miteinander zu verbinden. Eine derartige Verbindung erfolgt beispielsweise über eine Verklebung, Verschweißung, Verpressung oder dgl.

[0014] Wesentlicher Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung ist also, daß die relativ aufwendige Schwenklagerung mit den dort beschriebenen Schenkelfedern entfällt und daß die Untersuchungsgefäße (Röhrchen) selbst direkt als Ausschwinggehänge dienen, was somit nicht der Fall war.

[0015] Die Schwenklager zwischen der Scheibe und den zugeordneten Probengefäßen (Röhrchen) dienen also nur im ganz extremen niedrigen Drehzahlbereich der Lastübertragung, bis nämlich die Röhrchen ausgeschwungen sind und mit ihrem Bodenbereich an der Innenwand der Abkröpfung der Scheibe anliegen und hierbei gleichzeitig in radialer Richtung einwärts sich verschieben und so die Schwenklager von jeglicher Kraftübertragung befreien.

[0016] Statt also teurer Zentrifugengehänge, die in der Regel als Metallbecher ausgebildet sind, können hier einfache Kunststoffröhrchen verwendet werden mit einem relativ schwachdimensionierten Henkel, und dadurch werden die Herstellungskosten einer derartigen Anordnung wesentlich vermindert.

[0017] Weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Schwenklagerung exzentrisch, d.h. also außerhalb des Gewichtsschwerpunktes des Röhrchens und oberhalb des Röhrchens ansetzt.

[0018] Bekannt ist beispielsweise somit nur eine genau zentrische Lagerung der ausschwingenden Gehänge. Diese zentrische Lagerung hat jedoch gezeigt, daß beim Ausschwingen niemals eine genau horizontale Stellung erreicht wird, sondern diese Stellung bleibt aufgrund der noch wirkenden Erdanziehungskraft vielleicht um einige wenige Winkelminuten hinter der horizontalen Stellung zurück.

[0019] Wenn man nun erfindungsgemäß eine exzentrische Lagerung verwendet, d.h. ein Schwenklager, welches oberhalb des Röhrchens möglichst an der Außenseite des Röhrchens ansetzt, dann erreicht man, daß die ausschwingenden Röhrchen (soweit kein Anschlag vorhanden wäre) sogar über ihre horizontale Lage nach oben schwingen würden.

[0020] Erfindungsgemäß ist jedoch die Scheibe vorgesehen, welche damit radial äußere und horizontale Anschläge für das Röhrchen bildet, so daß die Röhrchen durch die Scheibe genau beim Ausschwingen in eine horizontale Lage ausschwingend begrenzt werden.

[0021] Die Scheibe dient also nicht nur als kraftübertragendes Element für die Zentrifugalkraft, sondern gleichzeitig auch als Schwenkanschlag für die horizontal ausschwingenden Röhrchen.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Schwenklager aus einzelnen Stegen, die im Zwischenraum zwischen radial auswärts gerichteten Ausnehmungen vorhanden sind. Durch die eine radial einwärts gerichtete Ausnehmung kann damit das Röhrchen mit seinem Öffnungsbereich einschwingen bzw. hochschwingen wenn es im Ruhebereich ist und die andere Öffnung dient dann dazu, daß der henkelartige Ansatz am Röhrchen durch diese Öffnung nach unten durch die Scheibe hindurchgreifen kann.

[0023] Die Formgebung der Ausnehmungen der radial hintereinander liegenden Ausnehmungen ist relativ gleichgültig; es muß nur dafür gesorgt werden, daß durch die eine Ausnehmung die Öffnung des Röhrchens ausschwingen kann und durch die andere Öffnung der Henkel in die Scheibe hineintauchen kann. Diese Ausnehmungen können also als runde oder ovale Ausnehmungen oder auch als Schlitze ausgebildet sein.

[0024] Der Zwischenbereich zwischen diesen Ausnehmungen, der durch das Material der Scheibe definiert wird, ist hierbei als Steg ausgebildet, über den der Henkel greift und über den der Henkel schwenkbar gelagert ist.

[0025] Statt der Ausbildung der Stege durch das Material der Scheibe gibt es noch andere Möglichkeiten, nämlich die Stege aus einem anderen Material als dem der Scheibe zu bilden. Beispielsweise kann man einen umlaufenden Metallring (Drahtring verwenden), der in die Scheibe eingelassen ist oder mit der Scheibe verbunden ist, oder es sind auch punktuell vorhandene Schwenklager möglich, wie z. B. Schraubenaufhängungen oder Bolzenaufhängungen oder dgl.

[0026] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

[0027] Es zeigen:

Figur 1: schematisiert einen Querschnitt durch einen Rotorkessel nach der Erfindung;

Figur 2: die Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 1 bei abgenommenem

Deckel.

[0028] Der Rotorkessel 1 besteht hierbei aus einem Windkessel 3, der bevorzugt aus einem tiefgezogenen Blechmaterial besteht. Der Windkessel 3 könnte jedoch auch aus Kunststoff sein.

[0029] An der Innenseite ist eine horizontale Scheibe 2 aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metallmaterial angeordnet, welche eine nach unten weisende Abkröpfung 4 aufweist.

[0030] Die Scheibe 2 mit der Abkröpfung 4 bildet hierbei einen Berührungsbereich 5 mit der Innenwand des Windkessels 3.

[0031] In diesem Berührungsbereich liegt lediglich eine Berührung vor, ohne Kraftübertragung; es braucht hier auch keine Verbindung wie z. B. eine Klebe- oder Nietverbindung vorgesehen zu sein, es muß nur dafür gesorgt sein, daß die Scheibe etwa passend in den Windkessel 3 eingesetzt wird.

[0032] Damit ist die Scheibe 2 leicht abnehmbar an dem Windkessel 3 befestigt, sofern die sonstige Verbindung gelöst wird.

[0033] Die Scheibe 2 ist nämlich in ihrem radial inneren Bereich bevorzugt werkstoffeinstückig mit einer Nabe 6 verbunden, die einen unteren Befestigungsring 25 aufweist, an dem ein Montagering 26 angeordnet ist und Befestigungsschrauben 7 vorhanden sind, welche den Bodenbereich des Windkessels 3 mit der Nabe 6 verbinden.

[0034] Sofern eine solche Befestigung verwendet wird ist die Scheibe 2 nicht von dem Windkessel 3 abnehmbar.

[0035] Die Nabe 6 weist an ihrer Oberseite eingelassen ein Aufnahmeteil 10 in der Mitte auf, welches ein Innengewinde aufweist. Dieses Innengewinde wird an den zugeordnete Gewindeansatz 13 eingeschraubt, der drehfest mit einem Deckelknopf 12 verbunden ist. Damit wird ein Deckel 11 auf die Scheibe 2 aufgesetzt, wobei der Deckel 11 einen äußeren umlaufenden Flansch 14 aufweist, an dessen Unterseite eine umlaufende Dichtung 15 angeordnet ist, die auf einem gleichfalls umlaufenden Flansch 27 des Windkessels aufliegt. Damit wird ein hermetisch dichter Abschluß des Rotorkessels 1 gewährleistet.

[0036] Es wird noch hinzugefügt, daß der Windkessel 3 an seinem nabennahen Teil einen inneren Flansch 8 aufweist, mit dem er über die Schrauben 7 mit dem umlaufenden Befestigungsring 25 der Nabe verbunden ist.

[0037] Die Nabe 6 weist im übrigen an der Unterseite eine zentrale Ausnehmung 9 auf, in welche die Motorantriebswelle der Zentrifuge eingreift.

[0038] Wichtig ist nun, daß in der Scheibe 2 mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte und jeweils hintereinander liegend in radialer Richtung fluchtende Ausnehmungen 16,19 vorgesehen sind, welche der Schwenklagerung von Röhrchen 17 dienen.

[0039] Jedes Röhrchen 17 weist hierbei gemäß Figur 1 einen henkelartigen Ansatz 20 auf, der das eine Teil des Schwenklagers ist, wobei dieser henkelartige Ansatz über Stege 18 greift, die Teil der Scheibe 2 sind. Die Stege 18 sind hierbei die Zwischenräume zwischen den Ausnehmungen 16,19 der Scheibe.

[0040] In der Ruhestellung greift damit das Röhrchen 17 mit seinem oberen Öffnungsbereich durch die radial innenliegende Ausnehmung 16 in der Scheibe hindurch und der Henkel 20 taucht durch die Ausnehmung 19 unter die Unterkante der Scheibe 2.

[0041] Sobald die Zentrifuge in Betrieb gesetzt wird schwenkt das Röhrchen 17 in Pfeilrichtung 21 aus und der Boden 22 bewegt sich hierbei auf dem Schwenkradius 21. Hierbei schwenkt das Röhrchen mit seinem oberen Bereich durch die Ausnehmung 16 hindurch, der Henkel 20 taucht in die Ausnehmung 19 ein und der Boden 22 legt sich damit an die Innenwand 23 der Abkröpfung 4 an.

[0042] Wichtig ist nun, daß nach Figur 1 der Abstand 28 zwischen dem Steg 18 und der Innenwand 23 der Abkröpfung 4 kleiner ist als der Abstand 29 zwischen dem Henkel 20 und dem Boden 22 des Röhrchens 17. Nur dadurch wird gewährleistet, daß sich der Boden 22 bei der Anlage an der Innenwand 23 in axialer Richtung 24 nach innen verschiebt und hierdurch der Henkel 20 nicht mehr lastübertragend an dem Steg 18 anliegt. Der Steg 18 ist damit von der Lastübertragung befreit, und die Übertragung der Zentrifugalkraft vom Röhrchen 17 erfolgt nur noch über das Röhrchen 17 selbst über den Boden 22 auf die Abkröpfung 4 und von dort auf die Scheibe 2 und von der Scheibe unmittelbar auf die Nabe 6 des Rotors.

[0043] Daraus ergibt sich, daß der Windkessel 3 auch bei gewißen Anwendungsfällen vollständig entfallen kann, so daß nur noch ein scheibenförmiger Rotor vorhanden ist, welcher die Formgebung der Scheibe 2 aufweist. Ebenso könnte dann der Deckel 11 entfallen.

ZEICHNUNGS-LEGENDE

[0044] 

1 Rotorkessel

2 Scheibe

3 Windkessel

4 Abkröpfung

5 Berührungsbereich

6 Nabe

7 Schraube

8 Flansch

9 Ausnehmung

10 Aufnahmeteil

11 Deckel

12 Deckelknopf

13 Gewindeansatz

14 Flansch

15 Dichtung

16 Ausnehmung

17 Röhrchen

18 Steg

19 Ausnehmung

20 Henkel

21 Schwenkradius

22 Boden

23 Innenwand

24 Pfeilrichtung

25 Befestigungsring

26 Montagering

27 Flansch

28 Abstand

29 Abstand

Ansprüche

1. Zentrifugenrotor mit Einsatzröhrchen, die in dem Rotor geschleudert werden, wobei beim Zentrifugieren eine Abstützung am Innenumfang des umlaufenden Rotors vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor im wesentlichen als horizontale Scheibe (2) ausgebildet ist, die an ihrem radialen Außenumfang eine umlaufende Abkröpfung (4) aufweist und daß die Einsatzröhrchen (17) schwenkbar an der Scheibe (2) gelagert sind, derart, daß die Einsatzröhrchen (17) beim Ausschwingen sich mit Abstützung an der Abkröpfung (4) mit ihrem Bodenbereich (22) in axialer Richtung und in radialer Richtung der Scheibe (2) einwärts verschieben und so das Schwenklager von Zentrifugalkraft freihalten bzw. entlasten.

2. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzröhrchen (17) exzentrisch an der Scheibe (2) schwenkbar gelagert sind.

3. Zentrifugenrotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklagerung am Rotor so ausgebildet ist, daß die Einsatzröhrchen (17) selbst das Ausschwinggehänge darstellen, wobei einzelne Stege (18) am Rotor vorgesehen sind, die von jeweils einem Henkel (20) der Einsatzröhrchen (17) übergriffen werden und der Abstand (28) zwischen den Stegen (18) und der Abkröpfung (4) kleiner ist als der Abstand (29) zwischen einem Henkel (20) und dem Boden (22) eines Einsatzröhrchens (17).

4. Zentrifugenrotor nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe in radialer Richtung vor und nach den Stegen (18) in fluchtender Anordnung hintereinander Ausnehmungen (16,19) vorgesehen sind, wobei in der Ausnehmung (16) das Einsatzröhrchen (17) mit seinem Öffnungsbereich im Ruhebereich ein- bzw. hochschwingt, während durch die Ausnehmung (19) der Henkel (20) hindurchgreift.

5. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) in der Abkröpfung (4) selbsttragend ausgebildet ist.

6. Zentrifugenrotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) von der Nabe (6) voneinander getrennt vorgesehen und über entsprechende Befestigungsmittel miteinander verbunden sind.

7. Zentrifugenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) außer der Abkröpfung (4) als radialen Anschlag zusätzlich noch einen horizontalen Schwenkanschlag als Begrenzung beim Ausschwenken der Einsatzröhrchen (17) ausbildet.

8. Zentrifugenrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwenklagerung ein umlaufender Metall- bzw. Drahtring vorgesehen ist, der in die Scheibe (2) eingelassen bzw. mit ihr verbunden ist.

Zeichnung