ZENTRIFUGE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

[0002] Während des Betriebs einer Zentrifuge entsteht unerwünschte Wärme, die für das zu zentrifugierende Gut schädlich ist. insbesondere ist dabei problematisch, dass der Zentrifugenrotor, durch dessen Drehung und durch die dabei entstehende Luftreibung ein Großteil der Wärme verursacht wird, in der Regel aus Sicherheitsgründen in einem durch einen Deckel fest verschlossenen Sicherheitskessel angeordnet ist. Dadurch kann die Wärme daraus nur schwer entweichen. Oft ist bei biologischen Proben gefordert, dass eine Temperatur von 4°C während der Zentrifugation gehalten wird. Eine aktive Kühlung ist daher besonders bei längeren Betriebszeiten, hohen Drehzahlen und Probentemperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur unabdingbar.

[0003] Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von gattungsgemäßen Zentrifugen bekannt, bei denen eine Kompressionskälteeinheit vorgesehen ist. Ein Kältemittel strömt in einem Kältekreislauf, der durch eine Drossel und einen Verdichter in einen Hochdruck- und einen Niederdruckbereich getrennt ist. Nachdem dem Kältemittel im Hochdruckbereich in einem Verflüssiger Wärme entnommen wurde, strömt es im Niederdruckbereich in beispielsweise spiralförmig angeordneten Leitungen um einen Sicherheitskessel herum, in dem der Rotor der Zentrifuge angeordnet ist, und entzieht dabei dem Sicherheitskessel Wärme.

[0004] Diese Art der Kühlung ist zwar erprobt und zuverlässig, sie weist jedoch auch Nachteile auf. Insbesondere sind bei Zentrifugen wegen der hohen kinetischen Energie, die beim Betrieb auftritt, hohe Sicherheitsstandards zu beachten. Brennbare Kältemittel gewährleisten zwar einen hohen Wirkungsgrad des Kühlsystems. Wegen der Gefahr eines Rotor-Crashs und eines Durchschlagens der Wandung des Sicherheitskessels, bei dem es auch zu Funkenschlag kommen kann, ist ihr Einsatz aber unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten bei Zentrifugen grundsätzlich nicht möglich, In der Regel werden stattdessen fluorhaltige Kältemittel, sogenannte F-Gase, eingesetzt, da sie nicht brennbar sind. Jedoch weisen diese F-Gase ein hohes Treibhauspotential auf, und ihr Einsatz wird aus diesem Grunde vom Gesetzgeber sukzessive eingeschränkt bzw. untersagt.

[0005] Die JP H07 144 155 A befasst sich damit, einen Zentrifugalseparator zur Verfügung zu stellen, der mit einem Wasserkühler ausgestaltet ist, der in der Lage ist, die Temperatur genau zu steuern, durch die Steuerung der Lufttemperatur in der Schüssel der Zentrifuge durch Steuern des Betriebs einer Pumpe. Ein Wasserkühler 20 ist mit einer Verbindungsrohrleitung verbunden. Eine gekühlte Kühlflüssigkeit wird zu dem Zentrifugalseparator geschickt, um die Luft in der Schüssel zu kühlen. Wenn die Luft in der Schüssel auf eine Solltemperatur geregelt ist, wird durch einen Regler für die Lufttemperatur in der Schüssel der Kontakt eines Relais geöffnet, und die Versorgung der Kühlflüssigkeit wird gestoppt. Wenn die Temperatur der Luft in der Schüssel durch die Reibungswärme aufgrund der Drehung eines Rotors 1 wieder erhöht wird, wird der Kontakt des Relais geschlossen, wenn die Lufttemperatur in der Schüssel auf die Temperatur erhöht ist, die durch den Regler eingestellt ist, wird der Pumpenmotor betrieben und Kühlflüssigkeit wird zugeführt, um die Luft in der Schüssel zu kühlen. So wird der Rotor auf einer geeigneten Temperatur gehalten.

[0006] Die DE 10 2012 002 593 A1 betrifft eine Zentrifuge mit einer Kompressorkühleinrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Kompressorkühleinrichtung der Zentrifuge. Die Zentrifuge umfasst einen Zentrifugenkessel und eine Kompressorkühleinrichtung, die einen Kältekreislauf, einen Verdampfer, einen Verflüssiger und einen Verdichter aufweist. In dem Kältekreislauf der Kompressorkühleinrichtung ist eine steuerbare Drosselvorrichtung zur Regelung des Kältemittelflusses vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Zentrifuge zu schaffen, deren Kühlung effizient und gleichzeitig sowohl unter Sicherheitsaspekten als auch unter Aspekten des Umweltschutzes unbedenklich ist.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

[0008] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Aufteilen des Kühlkreislaufs in einen sicherheitstechnisch kritischen Bereich und einen davon getrennten sicherheitstechnisch unkritischen Bereich diese Aufgabe auf einfache Weise gelöst werden kann, insbesondere wenn in den beiden Bereichen unterschiedliches Wärmeträgermedium - Kältemittel - verwendet wird.

[0009] Nach der Erfindung weist die Zentrifuge ein Zentrifugengehäuse, einen im Zentrifugengehäuse angeordneten Sicherheitskessel, einen vom Sicherheitskessel begrenzten Innenraum, einen im Innenraum angeordneten Rotor, und ein im Zentrifugengehäuse angeordnetes Kühlsystem zur Kühlung des Innenraums auf. Das Kühlsystem umfasst eine Kompressor, eine Kondensator und einen Verdampfer, die über Leitungsmittel miteinander verbunden sind. Das Kühlsystem weist dabei einen Primärkreislauf mit primären Leitungsmitteln und einen Sekundärkreislauf mit sekundären Leitungsmitteln auf, wobei der Primärkreislauf den Kompressor, den Kondensator und den Verdampfer, der Teil eines Wärmetauschers ist, umfasst und wobei der Sekundärkreislauf den Wärmetauscher durchströmt und den Sicherheitskessel kühlt. Um ein konstantes Strömen des Wärmeträgermediums und damit eine effiziente Kühlung des Sicherheitskessels zu gewährleisten, ist im Sekundärkreislauf eine Pumpe vorgesehen. So ist es möglich, in den beiden Kreisläufen je nach sicherheitstechnischen Anforderungen unterschiedliche Wärmeträgermedien einzusetzen, durch die sich weitere konstruktive Möglichkeiten ergeben, zielgerichtet Sicherheitsmaßnahmen für den entsprechenden Kreislauf zu ergreifen.

[0010] Im Primärkreislauf strömt dabei ein herkömmliches brennbares Kältemittel, das bei vergleichsweise geringen Beschaffungskosten eine große spezifische Verdampfungsenthalpie besitzt.

[0011] Im Hinblick auf die Gefahr eines Rotor-Crashs und eines Durchschlagens des Sicherheitskessels ist es im Sekundärkreislauf hingegen von Vorteil, dass ein nicht brennbares, Wärmeträgermedium verwendet wird. Der Einsatz von Kühlwasser mit Zusätzen, die den Gefrierpunkt herabsetzen, beispielsweise Salz oder Alkohol, ist kostengünstig und umweltverträglich.

[0012] Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Primärkreislauf unterhalb des Sekundärkreislaufs und des Sicherheitskessels angeordnet. Dadurch wird das Risiko, dass bei einem Rotor-Crash und einem Durchschlagen des Sicherheitskessels der Primärkreislauf beschädigt wird, erheblich verringert.

[0013] Wenn der Primärkreislauf hingegen seitlich versetzt zum Sekundärkreislauf im Zentrifugengehäuse angeordnet ist, ist eine deutlich kompaktere Bauform der Zentrifuge realisierbar, besonders bezüglich der vertikalen Ausdehnung.

[0014] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Primärkreislauf und dem Sekundärkreislauf eine die beiden Kreisläufe räumlich trennende Sicherheitswandung vorgesehen. So wird das Risiko einer Beschädigung des Primärkreislaufs im Falle eines Rotor-Crashs und eines Durchschlagens des Sicherheitskessels weiter verringert, wenn der Primärkreislauf seitlich versetzt zum Sekundärkreislauf angeordnet ist.

[0015] Günstig ist es, wenn der Sicherheitskessel im Zentrifugengehäuse über eine Klemmverbindung festgelegt ist, die bei einem Rotor-Crash eine Relativbewegung des Sicherheitskessels gegenüber dem Zentrifugengehäuse ermöglicht. Im Crashfall wird durch den in den Sicherheitskessel einschlagenden Rotor oder durch die in den Sicherheitskessel einschlagenden Rotorteile sowie den sich dadurch ergebenden Drehimpuls eine Bewegung, insbesondere eine Drehbewegung, des Sicherheitskessels initiiert, welche durch die Klemmverbindung abgebremst wird. Die auf das Zentrifugengehäuse wirkende Energie des Crashs wird deutlich abgeschwächt oder ganz vernichtet, was den Schutz des Primärkreislaufs vor Beschädigung verbessert.

[0016] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zur Stabilisierung des Zentrifugengehäuses zumindest ein zusätzliches Masseelement im Zentrifugengehäuse angeordnet. Auch diese Stabilisierung dient dem Schutz des Primärkreislaufs vor den Auswirkungen des Drehimpulses, der bei einem Rotorcrash entsteht.

[0017] Der Schutz des Primärkreislaufs kann ferner dadurch verbessert werden, dass die primären Leitungsmittel aus einem mechanisch festeren Material ausgeführt sind als die sekundären Leitungsmittel.

[0018] In einer alternativen Ausführungsform sind an den sekundären Leitungsmittel Sollbruchstellen vorgesehen. So wird im Falle eines besonders großen Impulses, der durch einen Rotor-Crash hervorgerufen wurde und nicht ausreichend über eine Relativbewegung des Sicherheitskessels gegenüber dem Zentrifugengehäuse kompensiert werden kann, die mechanische Verbindung zwischen Sekundärkreislauf und Primärkreislauf getrennt und dadurch verhindert, dass der Impuls über die sekundären Leitungsmittel in den Bereich des Primärkreislaufs geleitet wird und dort Beschädigungen hervorruft.

[0019] Vorzugsweise ist der Sicherheitskessel von einer separaten, insbesondere zylindrischen, und zum Sicherheitskessel konzentrischen Schutzwandung umgeben. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung des Primärkreislaufes oder des Zentrifugengehäuses im Falle eines Rotor-Crashs weiter verringert.

[0020] Es ist zudem vorteilhaft, wenn die zuvor erwähnten Sollbruchstellen an den Stellen vorgesehen sind, an denen die sekundären Leitungsmittel die zylindrische Schutzwandung durchgreifen. Bei dieser Anordnung werden die sekundären Leitungsmittel bei einer Relativbewegung, insbesondere Drehbewegung, des Sicherheitskessels gegenüber dem Zentrifugengehäuse durch die Schutzwandung leicht abgeschert.

[0021] Eine Sollbruchstelle kann, wie ausgeführt, in den sekundären Leitungsmitteln gebildet sein, beispielsweise durch Schwächung eines Bereichs der Leitungsmittel. Alternativ zur Ausbildung einer Sollbruchstelle im Leitungsmittel kann die Sollbruchstelle auch allein durch die Zuordnung einer Schervorrichtung zu einem Bereich des Leitungsmittels gebildet sein. Die Schervorrichtung wird bei einer Relativbewegung, insbesondere bei einer Drehbewegung, des Sicherheitskessels aktiviert, indem das Leitungsmittel auf die Schervorrichtung zu und/oder die Schervorrichtung auf das Leitungsmittel zu bewegt werden. Dabei durchtrennt die Schervorrichtung das Leitungsmittel in dem ihr zugeordneten Bereich. Diese Lösung ist mit wenig Aufwand verbunden und hat unter anderem den Vorteil, dass im sekundären Kreislauf kostengünstigere Leitungsmittel verwendet werden können, da die Einarbeitung von geschwächten Bereichen in die Leistungsmitteln entfällt. Auch der Einbau der Leitungsmittel ist einfacher, da die Position der Sollbruchstelle durch die Anordnung der Schervorrichtung festgelegt wird und nicht durch einen bestimmten Bereich des Leitungsmittels.

[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind Dämm- und/oder Isolierstoffe im Primärkreislauf, insbesondere zwischen dem Kompressor, dem Kondensator und dem Verdampfer, vorgesehen. Dämmstoffe sorgen für mehr Stabilität, vor allem bei Einwirkung eines großen Impulses von außen auf den Primärkreislauf. Insbesondere wird verhindert, dass der Kompressor, der auf elastischen Dämpfungselementen gelagert ist, aus seiner Verankerung gerissen werden kann und Rohrleitungen aufreißen. Als weitere positive Eigenschaft erhöhen Isolierstoffe die Effizienz der Kältekomponenten. Beispielsweise sind Hartschaumformteile gut geeignet, diese beiden Aufgaben zu erfüllen und als Dämm- und Isolierstoff zu dienen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Formteile integrierte Kanäle aufweisen, die einerseits zur Kabelverlegung und andererseits zu einer definierten Luftführung eingesetzt werden.

[0023] Ein positiver Nebenaspekt dieser Erfindung ist, dass die Anforderungen an die Leitungsmittel, die im Sekundärkreislauf vorgesehen sind, noch deutlich niedriger sind als die Anforderungen an die Leitungsmittel, die im Niederdruckbereich einer herkömmlichen Kühlvorrichtung mit einem Kühlkreislauf vorgesehen sind. Denn zum einen ist der Betriebsdruck im Sekundärkreislauf einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung noch deutlich niedriger als im Niederdruckbereich einer herkömmlichen Kühlvorrichtung. Zum anderen birgt auf Grund der Trennung der beiden Kreisläufe eine Beschädigung der Leitungsmittel im Sekundärkreislauf keine sicherheitstechnischen Risiken. Folglich können hier anstelle von starren, massiven und teuren Leitungsmitteln wie Kupferrohren beispielsweise flexible Schläuche eingesetzt werden. Dies vermindert den Konstruktionsaufwand und senkt die Kosten der Zentrifuge.

[0024] Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

[0025] In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

Fig. 1

eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge;

Fig. 2

eine schematische graphische Darstellung der beiden Kühlkreisläufe;

Fig. 3

eine seitliche Schnittansicht des Primärkreislaufs einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit Dämm- und Isolationselementen, und

Fig. 4

eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem unterhalb des Sekundärkreislaufs angeordneten Primärkreislauf.

[0026] In Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge 10 dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen ist das Gehäuse nicht eingezeichnet; die Anordnung der Gehäusedecke 13a und der Seitenwände 13b können der Fig. 3 entnommen werden. Ein Sicherheitskessel 14 der Zentrifuge 10 ist zusammen mit einer Kompressionskälteeinheit 20 auf einer Bodenplatte 12 angeordnet. Die Kompressionskälteeinheit 20 umfasst im Wesentlichen einen Kompressor 22, einen Kondensator 24, einen Ventilator 25, einen Filtertrockner 28 und einen Verdampfer 26, welcher Teil eines Wärmetauschers 30 ist, die über primäre Rohrleitungen 29 miteinander verbunden sind und einen Primärkreislauf 52 (siehe Fig. 2) bilden. In den primären Rohrleitungen 29 strömt ein brennbares Kältemittel 54.

[0027] Der Sicherheitskessel 14 ist von aus dieser Figur nur ansatzweise ersichtlichen sekundären Rohrleitungen 34 umgeben, die im Wesentlichen einen Sekundärkreislauf 62 (siehe Fig. 2) bilden. In den sekundären Rohrleitungen 34 strömt ein nicht brennbares Wärmeträgermedium 64.

[0028] Der Aufbau von Primärkreislauf 52 und Sekundärkreislauf 62 wird in Fig. 2 nochmals durch eine schematische Darstellung verdeutlicht.

[0029] Konzentrisch um den Sicherheitskessel 14 herum ist ein Schutzzylinder 18 angeordnet, der durch vier Klemmelemente 38, die in gleichmäßigen Abständen zueinander am äußeren Umfang des Schutzzylinders 18 auf der Bodenplatte 12 fixiert sind, insbesondere horizontal festgelegt wird. Aus dieser Perspektive ist jedoch nur ein Klemmelement 38 erkennbar. Im Falle eines Rotorcrashs verhindert der Schutzzylinder 18 eine weiträumige Ausbreitung von umherfliegenden Rotorteilen, die die Zentrifugenwand durchschlagen und großen Schaden anrichten können. Zum zusätzlichen Schutz des Primärkreislaufs 52 vor eindringenden Rotorteilen im Crashfall, die möglicherweise sogar den Schutzzylinder 18 durchschlagen könnten, ist zwischen dem Sicherheitskessel 14 und der Kompressionskälteeinheit 20 eine Sicherheitswandung 36 auf der Bodenplatte 12 angeordnet.

[0030] Der Sekundärkreislauf 62 durchströmt den Wärmetauscher 30. Dazu sind in der Sicherheitswandung 36 zwei Ausnehmungen 34a und 34b vorgesehen, die jeweils durch Rohrleitungen 34 des Sekundärkreislaufs 62 durchgriffen werden. Die Rohrleitung 34 verläuft vom Sicherheitskessel 14 durch die Ausnehmung 34b zum Wärmetauscher 30, indem dem Sekundärkreislauf 62 Wärme entzogen wird. Zwischen Wärmetauscher 30 und Ausnehmung 34a, durch welche die Rohrleitung 34 zurück zum Sicherheitskessel 14 verläuft, ist eine Pumpe 32 zur Förderung des nicht brennbaren Wärmeträgermediums 64 angeordnet.

[0031] In Fig. 2 wird schematisch das Prinzip der Zweikreiskühlung einer erfindungsgemäßen Zentrifuge 10 dargestellt. Auf der Kaltseite 60 befindet sich der Sekundärkreislauf 62, in dem ein nicht brennbares Wärmeträgermedium 64 zirkuliert. Das Wärmeträgermedium 64 wird in sekundären Rohrleitungen 34 um einen Sicherheitskessel 14 geführt, wodurch dem Sicherheitskessel 14 Wärme entzogen wird. Ferner ist die Pumpe 32 vorgesehen, welche das Wärmeträgermedium 64 fördert.

[0032] Auf der Warmseite 50 befindet sich der Primärkreislauf 52, in dem ein brennbares Kältemittel 54 strömt, mit der Kompressionskälteeinheit 20, die den Kompressor 22, den Kondensator 24, den Ventilator 25, die Drossel 28 und den Verdampfer 26 umfasst, welche über primäre Rohrleitungen 29 miteinander verbunden sind.

[0033] Der Verdampfer 26 ist Teil eines Wärmetauschers 30, der auch von den Rohrleitungen 34 des Sekundärkreislaufs 62 durchströmt wird. Somit werden der Primärkreislauf 52 und der Sekundärkreislauf 62 über den Wärmetauscher 30 thermisch gekoppelt. Die dem Sicherheitskessel 14 entzogene Wärme wird vom nicht brennbaren Wärmeträgermedium 64 aus dem Sekundärkreislauf 62 im Wärmetauscher 30 auf das brennbare Kältemittel 54 im Primärkreislauf 52 übertragen. Die übertragene Wärme wird vom brennbaren Kältemittel 54 über den Kondensator 24 an die Umgebungsluft 56 abgegeben. Der Wärmeaustrag wird durch den Einsatz des Ventilators 25 verbessert. Kompressionskälteeinheiten sind grundsätzlich bekannt, so dass sich weitere Erläuterungen erübrigen.

[0034] In Fig. 3 ist eine seitliche teilweise geschnittene Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Primärkreislaufs 52 der Zentrifuge 10 aus der Perspektive des Sekundärkreislaufs 62 gezeigt. Wie bereits in Fig. 1 beschrieben sind der Kompressor 22, der Kondensator 24 mit dem zugehörigen Ventilator 25, der Filtertrockner 28 und der hier nicht dargestellte Verdampfer 26 über primäre Rohrleitungen 29 miteinander verbunden. Der Primärkreislauf 52 wird, wie auch der in Fig. 3 nicht gezeigte Sekundärkreislauf 62, von einem quaderförmigen Gehäuse 13 umgeben, das an der Unterseite ein Bodenplatte 12, an der Oberseite eine Gehäusedecke 13a und zwischen der Bodenplatte 12 und der Gehäusedecke 13a Seitenwände 13b, 13c aufweist. Im dem Kondensator 24 benachbarten Bereich der Seitenwand 13c sind Lüftungsschlitze 24a vorgesehen.

[0035] Im Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 13 und den Elementen des Primärkreislaufs 52 mit der größten räumlichen Ausdehnung, also insbesondere Kompressor 22, Kondensator 24, Ventilator 25 und - dem hier nicht dargestellten - Verdampfer 26, ist zum Zwecke der Isolierung und der Dämpfung von Schwingungen ein Hartschaumformteil 40 angeordnet. Die Form des Hartschaumformteils 40 ist dem Gehäuse 13 und bereichsweise dem Profil der genannten Elemente des Primärkreislaufs 52 angepasst. Dabei erstreckt sich das Hartschaumformteil 40 horizontal zwischen den Seitenwänden 13b und 13c entlang der Gehäusedecke 13a und vertikal bereichsweise entlang der Seitenwände 13b und 13c und bereichsweise entlang des Profil der genannten Elemente des Primärkreislaufs 52. Die vertikale Ausdehnung des Hartschaumformteils 40 ist an die baulichen Gegebenheiten des Primärkreislaufs angepasst und so gewählt, dass es leicht einzubringen ist und etwa das obere Drittel des Kompressors 22 umgibt und zugleich zumindest an der Oberseite der genannten Elemente des Primärkreislaufs 52 anliegt. Den Kompressor 22 beispielsweise umgibt das Hartschaumformteil 40 etwa im oberen Drittel seiner vertikalen Ausdehnung. Ferner sind im Hartschaumformteil 40 Kanäle 42 vorgesehen, in denen primäre Rohrleitungen 29 verlaufen.

[0036] Die Zentrifuge 10 steht auf vier auf der Unterseite der Bodenplatte 12 befestigten Standfüßen 46 auf einem Untergrund, von denen zwei Standfüße 46 sich unterhalb des Primärkreislaufs befinden. Zur Erhöhung der Stabilität ist ebenfalls an der Unterseite der Bodenplatte 12 etwa mittig ein rechteckiges Masseelement 44 angebracht.

[0037] In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentrifuge 10 dargestellt, bei der ein Sekundärkreislauf 62 oberhalb eines Primärkreislaufs 52 angeordnet ist. Zur besseren Übersichtlichkeit ist hier kein Gehäuse eingezeichnet.

[0038] Der Primärkreislauf 52 ist auf einer rechteckigen Bodenplatte 70 mit zwei Stirnseiten 72 und zwei Längsseiten 74 angeordnet. Aufbau und Funktion sind identisch zum in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Primärkreislauf 52 und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterungen. An den Kanten der Bodenplatte 70 ist ein Rahmengestell 76 mittels Schrauben 88 befestigt, das zum einen der Anbringung von Seitenwänden des hier nicht eingezeichneten Gehäuses dient und zum anderen der stabilen Befestigung eines Zwischenbodens 90 mit zwei Stirnseiten 92 und zwei Längsseiten 94, auf dem der Sekundärkreislauf 62 angeordnet ist. Das Rahmengestell 76 umfasst zwei rechteckige Rahmenteile 78 mit jeweils zwei Stirnseiten 80 und zwei Längsseiten 82a und 82b, die zwischen den beiden Stirnseiten 72 der Bodenplatte 70 und den beiden Stirnseiten 92 des Zwischenbodens 90 angeordnet sind. Dabei sind die Längsseiten 82a durch Schrauben 88 mit der Bodenplatte 70 fest verbunden, und die Längsseiten 82b sind mittels Schrauben 88 mit dem Zwischenboden 90 fest verbunden. Das Rahmengestell 76 umfasst ferner zwei sich horizontal erstreckende Rahmenelemente 84, die mit der Bodenplatte 70 jeweils an deren beiden Längsseiten 74 mittels Schrauben 88 fest verbunden sind, sowie vier vertikale Rahmenelemente 86. Die vertikal sich erstreckenden Rahmenelemente 86 erstrecken sich von den vier Ecken der Bodenplatte 70 zu den vier Ecken des Zwischenbodens 90. Zur Verbesserung der Stabilität weisen die Rahmenelemente 86 zwei lotrecht zueinander stehende Schenkel 87a und 87b auf, die einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sind. Dabei sind die Schenkel 87a jeweils zwischen der Stirnseite 72 der Bodenplatte 70 und der Stirnseite 92 des Zwischenbodens 90 angeordnet, und die Schenkel 87b sind jeweils zwischen der Längsseite 74 der Bodenplatte 70 und der Längsseite 94 des Zwischenbodens 90 angeordnet. Am Zwischenboden 90 sind - unter anderem zur Befestigung von Seitenwänden des hier nicht eingezeichneten Gehäuses - an beiden Stirnseiten 92 horizontale Rahmenelemente 96 und an beiden Längsseiten 94 horizontale Rahmenelemente 98 mittels Schrauben 88 befestigt.

[0039] Der auf dem Zwischenboden 90 angeordnete Sekundärkreislauf 62 entspricht in seinem Aufbau und seiner Funktion im Wesentlichen dem in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen, daher erübrigen sich weitere Erläuterungen. Lediglich die Führung der sekundären Rohrleitungen 34 ist auf Grund der vertikal übereinander liegenden Anordnung des Primärkreislaufs 52 und des Sekundärkreislaufs 62 zueinander entsprechend verändert. Der Sicherheitskessel 14 und der ihn umgebende Schutzzylinder 18 sind auf einer Haltevorrichtung 100 gelagert, die mit dem Zwischenboden 90 und mit den horizontalen Rahmenelementen 98 sowie den horizontalen Rahmenelementen 96 fest verbunden ist. Zur zusätzlichen Stabilisierung sind unterhalb des Zwischenbodens 90 Trägerstreben 102 vorgesehen, die parallel zu den Stirnseiten 92 verlaufen und mit dem Zwischenboden 90 und mit den horizontalen Rahmenelementen 98 mittels Schrauben 88 fest verbunden sind.

Bezugszeichenliste

[0040] 

10

Zentrifuge

12

Bodenplatte

13

Gehäuse

13a

Gehäusedecke

13b, 13c

Seitenwände

14

Sicherheitskessel

16

Innenraum

18

Schutzzylinder

20

Kompressionskälteeinheit

22

Kompressor

24

Kondensator

25

Ventilator

26

Verdampfer

28

Filtertrockner

29

primäre Rohrleitungen

30

Wärmetauscher

32

Pumpe

34

sekundäre Rohrleitungen

34a

Ausnehmung

34b

Ausnehmung

36

Sicherheitswandung

38

Klemmelemente

40

Hartschaumformteil

42

Kanäle

44

Masseelement

50

Warmseite

52

Primärkreislauf

54

brennbares Kältemittel

56

Umgebungsluft (UL)

60

Kaltseite

62

Sekundärkreislauf

64

nicht brennbares Wärmeträgermedium

70

Bodenplatte

72

Stirnseiten

74

Längsseiten

76

Rahmengestell

78

Rahmenteile

80

Stirnseiten

82a, 82b

Längsseiten

84

horizontal sich erstreckendes Rahmenelement

86

vertikal sich erstreckendes Rahmenelement

88

Schrauben

90

Zwischenboden

92

Stirnseiten

94

Längsseiten

96

horizontale Rahmenelemente

98

horizontale Rahmenelemente

100

Haltevorrichtung

102

Trägerstreben

Q₁

Wärmestrom Kaltseite

Q₂

Wärmestrom Warmseite

Ansprüche

1. Zentrifuge (10) aufweisend ein Zentrifugengehäuse(13), einen im Zentrifugengehäuse (13) angeordneten Sicherheitskessel (14), einen vom Sicherheits-kessel (14) zumindest teilweise begrenzten Innenraum (16), einen im Innenraum (16) angeordneten Rotor, und ein im Zentrifugengehäuse (13) angeordnetes Kühlsystem zur Kühlung des Innenraums (16),mit einem Kompressor (22), einem Kondensator (24)und einem Verdampfer (26), die über Leitungsmittelmiteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem einen Primärkreislauf (52) mit primären Leitungsmitteln (29) und einen Sekundärkreislauf (62) mit sekundären Leitungsmitteln (34) aufweist, wobei der Primärkreislauf (52) den Kompressor (22), den Kondensator (24) und den Verdampfer (26), der Teil eines Wärmetauschers(30) ist, umfasst, wobei der Sekundärkreislauf (62)den Wärmetauscher (30) durchströmt, den Sicherheitskessel (14) kühlt und mit einer Pumpe (32) versehen ist, und wobei im Primärkreislauf (52) einbrennbares Kältemittel (54) und im Sekundärkreislauf (62) nicht brennbares Wärmeträgermedium (64)strömt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreislauf (52) unterhalb des Sekundärkreislaufs (62) und des Sicherheitskessels (14) angeordnet ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreislauf (52) seitlich versetzt zum Sekundärkreislauf (62) im Zentrifugengehäuse (13) angeordnet ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Primärkreislauf (52) und dem Sicherheitskessel (14) zur räumlichen Trennung eine Sicherheitswandung (36) vorgesehen ist.

5. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitskessel (14) im Zentrifugengehäuse (13) über eine Klemmverbindung festgelegt ist, die im Crashfall eine Relativbewegung des Sicherheitskessels (14) gegenüber dem Zentrifugengehäuse (13) ermöglicht.

6. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung des Zentrifugengehäuses (13) zumindest ein zusätzliches Masseelement (44) im Zentrifugengehäuse (13) angeordnet ist.

7. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primären Leitungsmittel (29) aus einem mechanisch festeren Material ausgeführt sind als die sekundären Leitungsmittel (34).

8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den sekundären Leitungsmitteln (34) Sollbruchstellen vorgesehen sind.

9. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitskessel (14) von einer vom Sicherheitskessel (14) separaten Schutzwandung (18) umgeben ist.

10. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Dämm- und/oder Isolierstoffe (40) im Primärkreislauf 52, insbesondere zwischen dem Kompressor (22), dem Kondensator (24) und dem Verdampfer (26), vorgesehen sind.

Claims

1. Centrifuge (10) having a centrifuge housing (13), a safety vessel (14) arranged in the centrifuge housing (13), an interior space (16) at least partially delimited by said safety vessel (14), a rotor arranged in the interior space (16), and a cooling system arranged in the centrifuge housing (13) for cooling the interior space (16), having a compressor (22), a condenser (24) and an evaporator (26), which are connected to one another via conduit means, characterized in that the cooling system has a primary circuit (52) with primary conduit means (29) and a secondary circuit (62) with secondary conduit means (34), wherein said primary circuit (52) comprises the compressor (22), the condenser (24) and the evaporator (26), which is part of a heat exchanger (30), wherein said secondary circuit (62) flows through the heat exchanger (30), cools the safety boiler (14) and includes a pump (32), and wherein a combustible refrigerant (54) flows in the primary circuit (52) and a noncombustible heat transfer medium (64) flows in the secondary circuit (62).

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the primary circuit (52) is arranged below the secondary circuit (62) and the safety vessel (14).

3. Centrifuge according to claim 1 or claim 2, characterized in that within the centrifuge housing (13), the primary circuit (52) is arranged laterally offset with respect to the secondary circuit (62).

4. Centrifuge according to claim 3, characterized in that a safety wall (36) is provided between the primary circuit (52) and the safety vessel (14) for spatially separating them from one another.

5. Centrifuge according to any one of the preceding claims, characterized in that the safety vessel (14) is fixed in the centrifuge housing (13) via a clamping connection which, in the event of a crash, permits relative movement of the safety vessel (14) with respect to the centrifuge housing (13).

6. Centrifuge according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one additional mass element (44) is arranged in the centrifuge housing (13) in order to stabilize the centrifuge housing (13).

7. Centrifuge according to any one of the preceding claims, characterized in that the primary conduit means (29) are made of a material that is mechanically stronger than the material of the secondary conduit means (34).

8. Centrifuge according to claim 7, characterized in that predetermined breaking points are provided on the secondary conduit means (34).

9. Centrifuge according to any one of the preceding claims, characterized in that the safety vessel (14) is surrounded by a protective wall (18) that is separate from the safety vessel (14).

10. Centrifuge according to any one of the preceding claims, characterized in that damping and/or insulating materials (40) are provided in the primary circuit (52), in particular between the compressor (22), the condenser (24) and the evaporator (26).

Revendications

1. Centrifugeuse (10) comprenant un carter de centrifugeuse (13), une chaudière de sécurité (14) agencée dans le carter de centrifugeuse (13), un espace intérieur (16) délimité au moins en partie par la chaudière de sécurité (14), un rotor agencé dans l'espace intérieur (16), et un système de refroidissement qui est agencé dans le carter de centrifugeuse (13) et qui sert à refroidir l'espace intérieur (16), ledit système étant pourvu d'un compresseur (22), d'un condensateur (24) et d'un évaporateur (26) qui sont reliés entre eux par des moyens formant conduites, caractérisée en ce que le système de refroidissement comprend un circuit primaire (52) présentant des moyens formant conduites primaires (29) et un circuit secondaire (62) présentant des moyens formant conduites secondaires (34), dans lequel le circuit primaire (52) comporte le compresseur (22), le condensateur (24) et l'évaporateur (26), qui fait partie d'un échangeur de chaleur (30), dans lequel le circuit secondaire (62) traverse l'échangeur de chaleur (30), refroidit la chaudière de sécurité (14) et est pourvu d'une pompe (32), et dans lequel un fluide frigorifique (54) combustible s'écoule dans le circuit primaire (52) et un agent caloporteur (64) non combustible s'écoule dans le circuit secondaire (62).

2. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit primaire (52) est agencé au-dessous du circuit secondaire (62) et de la chaudière de sécurité (14).

3. Centrifugeuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit primaire (52) est décalé latéralement du circuit secondaire (62) dans le carter de centrifugeuse (13).

4. Centrifugeuse selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'une paroi de sécurité (36) est prévue entre le circuit primaire (52) et la chaudière de sécurité (14) pour les séparer dans l'espace.

5. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chaudière de sécurité (14) est fixée dans le carter de centrifugeuse (13) par l'intermédiaire d'une liaison par serrage, qui permet en cas de collision un mouvement relatif de la chaudière de sécurité (14) par rapport au carter de centrifugeuse (13).

6. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour la stabilisation du carter de centrifugeuse (13), au moins un élément de masse (44) supplémentaire est agencé dans le carter de centrifugeuse (13).

7. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens formant conduites primaires (29) sont réalisés à partir d'un matériau mécaniquement plus solide que celui des moyens formant conduites secondaires (34).

8. Centrifugeuse selon la revendication 7, caractérisée en ce que des points de rupture sont prévus sur les moyens formant conduites secondaires (34).

9. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chaudière de sécurité (14) est entourée par une paroi de protection (18) séparée de la chaudière de sécurité (14).

10. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des matériaux isolants (40) sont prévus dans le circuit primaire (52), en particulier entre le compresseur (22), le condensateur (24) et l'évaporateur (26).

Zeichnung