TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, bei der es sich beispielsweise um eine Laborzentrifuge
handelt, wie diese von der Anmelderin angeboten werden (s. a. www.sigma-zentrifugen.de/de/
produkte/zentrifugen; Datum der Einsichtnahme: 12.07.2022). Diese oder andere Zentrifugen
können Einsatz finden in der Biotechnologie, im Bereich Life-Science, im medizinischen
Bereich, im pharmazeutischen Bereich, in Kliniken, für Blutbanken, in der Erdölindustrie,
in der Chemie, zur Untersuchung von Wasser oder Medien der Umwelt, in der Lebensmitteltechnologie
und/oder der Nanotechnologie, um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu
nennen.
[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung einen in einer derartigen Zentrifuge eingesetzten
Zentrifugenrotor. Der Zentrifugenrotor wird zur Herbeiführung der Zentrifugationswirkung
um eine Rotorachse verdreht, wobei diese Rotorachse horizontal, vertikal oder beliebig
geneigt orientiert sein kann. Der Zentrifugenrotor kann dabei über zwei Zentrifugenrotorteile
verfügen, die aneinander montierbar sind und in dem montierten Zustand einen Innenraum
begrenzen. Bei den Zentrifugenrotorteilen kann es sich beispielsweise um ein Basisteil
und ein Deckelteil oder zwei gleich oder unterschiedlich ausgebildete Zentrifugenrotorhälften
handeln. Das zu zentrifugierende Medium kann dann unmittelbar in dem Innenraum, beispielsweise
in einer einzigen oder einer von mehreren Zentrifugationskammern, angeordnet sein
oder in einem Behältnis in dem Innenraum oder der mindestens einen Zentrifugationskammer
angeordnet sein. Mittels der Zentrifuge wird der Zentrifugenrotor bspw. mit Drehzahlen
von mindestens 2.000 U/min, mindestens 4.000 U/min, mindestens 7.000 U/min, mindestens
10.000 U/min, mindestens 12.000 U/min oder sogar mindestens 15.000 U/min verdreht,
um die Zentrifugationswirkung herbeizuführen.
[0003] Möglich ist, dass die Befüllung des Zentrifugenrotors mit dem zentrifugierenden Medium
im Stillstand des Zentrifugenrotors erfolgt, wenn die beiden Zentrifugenrotorteile
voneinander demontiert sind. Einsetzbar kann die Erfindung aber auch sein für einen
Zentrifugenrotor einer Durchflusszentrifuge. Bei derartigen Durchflusszentrifugen
kann zumindest temporär einer Zentrifugationskammer ein Medium zugeführt werden und/oder
ein Medium aus der Zentrifugationskammer abgeführt werden, während die Zentrifugationskammer
rotiert. Bei dem zu zentrifugierenden Medium kann es sich bspw. um eine Spülflüssigkeit,
eine Wasch- oder Bufferlösung, ein aus dem zentrifugierten Medium extrahiertes, modifiziertes
Medium und/oder ein Sediment in der Zentrifugationskammer handeln. Bei einer derartigen
Durchflusszentrifuge kann es sich bspw. um eine Blutzentrifuge handeln, bei der das
zu zentrifugierende Medium Blut ist und das extrahierte modifizierte Medium oder das
Sediment Blutkörper oder -partikel sind, oder um eine Durchflusszentrifuge handeln,
mittels welcher aus einem Medium Zellen, Mikroträger oder anderweitige, in dem Medium
enthaltene Partikel gewonnen werden sollen. Eine Durchflusszentrifuge kann Einsatz
finden für die Erzeugung biopharmazeutischer Produkte in biopharmazeutischen Unternehmen
oder in bio-verarbeitenden Anwendungen. Die Durchflusszentrifuge kann dabei bspw.
der Gewinnung und/oder Klärung von Zellen oder Mikroträgern dienen, wobei die derart
gewonnenen Zellen auch Einfluss finden können für die Zelltherapie. Ein weiteres Anwendungsgebiet
einer Durchflusszentrifuge ist bspw. die Herstellung von Impfstoffen.
[0004] Möglich ist auch, dass es sich bei dem zu zentrifugierenden Medium nicht um eine
reine Flüssigkeit handelt, sondern das Medium eine Lösung oder Suspension von Partikeln
wie Zellen, Zelltrümmern oder -teilen usw. ist.
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugenrotor und
eine Zentrifuge mit einem derartigen Zentrifugenrotor vorzuschlagen, welcher bzw.
welche verbessert ist hinsichtlich
- der Gewährleistung der zuverlässigen Verbindung der Zentrifugenrotorteile und/oder
- der Vereinfachung der Montage und/oder Demontage der Zentrifugenrotorteile und/oder
- der Gewährleistung der Betriebssicherheit.
LÖSUNG
[0006] Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den
abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0007] Die Erfindung betrifft einen Zentrifugenrotor, wie dieser Einsatz finden kann in
den unterschiedlichen eingangs genannten Typen und Ausgestaltungen von Zentrifugen.
Der Zentrifugenrotor kann dabei über eine an sich bekannte Welle-Nabe-Verbindung mit
einer Rotorwelle der Zentrifuge verbunden sein oder werden.
[0008] Der Zentrifugenrotor weist zwei Zentrifugenrotorteile auf, bei denen es sich um ein
Basisteil und ein Deckelteil handeln kann oder zwei Zentrifugenrotorhälften, um lediglich
einige, die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen. Die beiden Zentrifugenrotorteile
sind aneinander montierbar. In dem montierten Zustand begrenzen die beiden Zentrifugenrotorteile
gemeinsam einen Innenraum, was vorzugsweise unter vollständigem Verschluss des Innenraums
und/oder unter Abdichtung des Innenraums erfolgt. Hierbei kann der Innenraum ein durchgehender
Innenraum sein. Vorzugsweise ist der Innenraum unterteilt in unterschiedliche Teilräume,
bei denen es sich um Zentrifugationskammern handeln kann. In dem Innenraum, insbesondere
in den Zentrifugationskammern kann das mindestens eine zu zentrifugierende Produkt
angeordnet werden, was unmittelbar in der Zentrifugationskammer erfolgen kann oder
unter Anordnung eines Behältnisses, Beutels u. ä. in der Zentrifugationskammer.
[0009] Herkömmliche Zentrifugenrotorteile werden mittels Schraubverbindungen miteinander
verbunden, was eine zuverlässige Verbindung gewährleistet, aber eine sorgfältige Betätigung
der Schraubverbindungen erfordert, zeitaufwendig sein kann und die Zuverlässigkeit
der Verbindung von dem auf die Schraubverbindung aufgebrachten Schraubmoment abhängig
machen kann. Beruht die Verbindung über die Schraubverbindung darauf, dass mittels
der Schraubverbindung eine Reib- oder Klemmkraft zwischen den Zentrifugenrotorteilen
herbeigeführt wird, kann bei einem nicht ausreichenden Anzugsmoment der Schraubverbindung
zunächst der Eindruck bestehen, dass die Zentrifugenrotorteile hinreichend fest miteinander
verbunden sind. Folgt dann der Betrieb des Zentrifugenrotors mit einer Rotation desselben
um die Rotorachse, wächst eine etwaige durch eine Fliehkraft hervorgerufene Kraft
quadratisch mit der Drehzahl des Zentrifugenrotors an. Überschreitet eine mit der
Beschleunigung des Zentrifugenrotors ansteigende, auf die Zentrifugenrotorteile wirkende
Zentrifugalkraft die mittels der Schraubverbindung herbeigeführte Klemm- oder Reibkraft,
kommt es plötzlich und überraschend zu einer unerwünschten Veränderung Relativlage
der Zentrifugenrotorteile.
[0010] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Zentrifugenrotorteile über eine Verriegelungseinrichtung
miteinander verbunden sind. Diese Verriegelungseinrichtung kann ausschließlich oder
zusätzlich zu einer anderweitigen Verbindungseinrichtung für die Verbindung der beiden
Zentrifugenrotorteile eingesetzt sein. Die Verriegelungseinrichtung wird mittels einer
Fliehkraft infolge der Rotation des Zentrifugenrotors betätigt. Dies hat (für ein
die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel) den Vorteil, dass der Benutzer lediglich
die beiden Zentrifugenrotorteile in die vorbestimmte Relativlage (insbesondere zur
Anlage aneinander) bringen muss, ohne dass der Benutzer überhaupt eine Verbindungseinrichtung
betätigen muss. Wird dann der Zentrifugenrotor in Rotation versetzt, erfolgt automatisch
über die Fliehkraft infolge der Rotation des Zentrifugenrotors die Betätigung der
Verriegelungseinrichtung, womit die zuverlässige Verbindung der Zentrifugenrotorteile
herbeigeführt wird. Hiermit kann die zuverlässige Verbindung der beiden Zentrifugenrotorteile
auch unabhängig von der Sorgfalt des Bedieners gewährleistet werden, da der Bediener
nicht darauf achten muss, die Betätigung einer Verbindungseinrichtung nicht zu vergessen,
sondern eine automatische Verbindung durch die Betätigung der Verriegelungseinrichtung
durch die Fliehkraft erfolgt. Möglich ist auch im Rahmen der Erfindung, dass mittels
der Fliehkraft die Verriegelungseinrichtung in Richtung einer verriegelnden Stellung
beaufschlagt wird. Diese Variante der Erfindung umfasst Ausführungsformen, bei denen
eine manuelle Betätigung der Verriegelungseinrichtung erfolgt, wobei dann aber im
Betrieb des Zentrifugenrotors die Fliehkraft die Verriegelungseinrichtung in Richtung
der verriegelnden Stellung beaufschlagt, womit zuverlässig gewährleistet wird, dass
die verriegelnde Stellung im Betrieb des Zentrifugenrotors nicht unbeabsichtigt wieder
verlassen wird. Ein Aspekt der Erfindung hat zum Gegenstand, dass die Fliehkraft,
die zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung und/oder zur Aufrechterhaltung der
verriegelnden Stellung wirkt, mit einer Erhöhung der Drehzahl des Zentrifugenrotors
quadratisch anwächst. Der Schaden, den eine nicht ordnungsgemäße Verbindung der beiden
Zentrifugenrotorteile verursachen kann, nimmt mit einer Erhöhung der Drehzahl des
Zentrifugenrotors unter Umständen zu. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann
erwirkt werden, dass mit einer Erhöhung der Drehzahl des Zentrifugenrotors die Sicherungswirkung
der Verbindung der beiden Zentrifugenrotorteile automatisch ansteigt, so dass die
Sicherungswirkung entsprechend dem potentiellen erhöhten Schaden erhöht wird.
[0011] Möglich ist, dass die beiden Zentrifugenrotorteile lediglich über eine Verriegelungseinrichtung
miteinander verbunden sind. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind mehrere
Verriegelungseinrichtungen vorhanden, um die Zentrifugenrotorteile miteinander zu
verbinden. Hierbei können die Verriegelungseinrichtungen in Umfangsrichtung um eine
Rotorachse des Zentrifugenrotors verteilt sein und beabstandet von der Rotorachse
angeordnet sein. Beispielsweise können die Verriegelungseinrichtungen einen Abstand
von der Rotorachse haben der mindestens der Hälfte des Außenradius des Zentrifugenrotors
ist. Erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der Verriegelungseinrichtungen in Umfangsrichtung
bei gleichem Abstand derselben von der Rotorachse, kann eine durch die Verriegelungseinrichtungen
entstehende Unwucht zumindest reduziert werden. Hierbei sind die Verriegelungseinrichtungen
vorzugsweise auch beabstandet von der den Zentrifugenrotor antreibenden Rotorwelle
und sowie radial beabstandet von der von dem Zentrifugenrotor, hier einem Zentrifugenrotorteil,
ausgebildeten Nabe der Welle-Nabe-Verbindung, über die der Zentrifugenrotor mit der
Rotorwelle verbunden ist, angeordnet.
[0012] Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung weist die Verriegelungseinrichtung ein
erstes Verriegelungselement auf. Das Verriegelungselement weist eine Verriegelungsvorsprung
oder einen Verriegelungsrücksprung auf. Des Weiteren ist ein zweites Verriegelungselement
vorhanden. Das zweite Verriegelungselement weist einen Verriegelungsrücksprung auf,
wenn das erste Verriegelungselement einen Verriegelungsvorsprung aufweist. Hingegen
weist das zweite Verriegelungselement einen Verriegelungsvorsprung auf, wenn das erste
Verriegelungselement einen Verriegelungsrücksprung aufweist. Eines der beiden Verriegelungselemente
ist infolge der Fliehkraft von einer entriegelnden Stellung in eine verriegelnde Stellung
bewegbar und/oder wird infolge der Fliehkraft in die verriegelnde Stellung beaufschlagt.
In der verriegelnden Stellung der Verriegelungseinrichtung gewährleisten das erste
Verriegelungselement und das zweite Verriegelungselement einen Formschluss. Dieser
Formschluss blockiert eine Demontage der Zentrifugenrotorteile. Zur Gewährleistung
des Formschlusses bilden die beiden Verriegelungselemente aneinander anliegende Anlageflächen
auf, die die Demontage blockieren. Vorzugsweise blockieren dabei die Anlageflächen
der Verriegelungselemente eine Relativbewegung der beiden Zentrifugenrotorteile in
Richtung der Rotorachse voneinander weg. Möglich ist bspw., dass die Anlagefläche
mindestens eines Verriegelungselements in einer Querebene zu der Rotorachse angeordnet
ist oder diese unter einem Neigungswinkel gegenüber der Querebene zu der Rotorachse
orientiert ist. In der verriegelnden Stellung der Verriegelungselement kann zwischen
den Anlageflächen auch eine Reibkraft wirken, wobei auch möglich ist, dass die Reibkraft
(je nach einem etwaigen Neigungswinkel) zu einer gewissen Selbsthemmung führt. Möglich
ist auch, dass über eine geneigte Anlagefläche eine Einführhilfe für die Herbeiführung
des Formschlusses und der Verriegelung bereitgestellt wird.
[0013] Im Rahmen der Erfindung können die beiden Verriegelungselemente bspw. in dem montierten
Zustand auf den einander zugewandten Seiten oder im Bereich der einander zugewandten
Stirnflächen oder in einem außenliegenden Mantelbereich der Zentrifugenrotorteile
angeordnet sein. Für einen Vorschlag der Erfindung ist das erste Verriegelungselement
ein Verriegelungsfortsatz, wobei dieser Verriegelungsfortsatz dann einem ersten Zentrifugenrotorteil
zugeordnet ist. Das zweite Zentrifugenrotorteil weist dann eine Ausnehmung auf. In
dem montierten Zustand der Zentrifugenrotorteile erstreckt sich das erste Verriegelungselement
durch die Ausnehmung hindurch. In diesem Fall ist das erste Zentrifugenrotorteil auf
einer Seite des zweiten Zentrifugenrotorteils angeordnet, der Verriegelungsfortsatz
erstreckt sich durch die Ausnehmung des zweiten Zentrifugenrotorteils hindurch auf
die gegenüberliegende Seite, wo der Verriegelungsfortsatz dann den Formschluss ausbildet
mit dem Verriegelungselement des zweiten Zentrifugenrotorteils. Dies hat zur Folge,
dass in dem montierten Zustand das zweite Zentrifugenrotorteil zwischen einer Anlagefläche
der beiden Verriegelungselemente und dem ersten Zentrifugenrotorteil gefangen ist,
womit eine besonders zuverlässige Verbindung der beiden Zentrifugenrotorteile geschaffen
ist.
[0014] Eines der Verriegelungselemente kann als Verriegelungsfortsatz oder Zapfen ausgebildet
sein, wobei in diesem Fall der Verriegelungsfortsatz oder Zapfen den Verriegelungsvorsprung
oder den Verriegelungsrücksprung ausbildet.
[0015] Um lediglich einige, die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann
der Verriegelungsvorsprung als eine Nase oder den Querschnitt erweiternde Stufe ausgebildet
sein, während der Verriegelungsrücksprung beispielsweise als Ausnehmung des Querschnitts,
als Schlitz oder umlaufende Verriegelungsnut des Verriegelungsfortsatzes oder Zapfens
ausgebildet sein kann oder als eine den Querschnitt verringernde Stufe.
[0016] Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist ein Verriegelungselement als ein
radial verschieblich geführter Verriegelungsschlitten ausgebildet. Der Verriegelungsschlitten
tritt dann in der verriegelnden Stellung formschlüssig mit dem anderen Verriegelungselement,
dem Verriegelungsfortsatz und einem Verriegelungsvorsprung oder Verriegelungsrücksprung
desselben in Wechselwirkung. Hierbei können beliebige Führungseinrichtungen Einsatz
finden, um den Verriegelungsschlitten radial verschieblich zu führen. Beispielsweise
kann der Verriegelungsschlitten über eine Kulissenführung, eine Linearführung u. ä.
geführt sein. Möglich ist auch, dass der Verriegelungsschlitten lediglich mit einer
Komponente in radialer Richtung geführt ist, wobei die Führung auch entlang eines
geradlinigen oder kurvenförmigen Freiheitsgrades erfolgen kann.
[0017] Für die Ausgestaltung des Verriegelungsschlittens und des Verriegelungsvorsprungs
oder Verriegelungsrücksprungs desselben gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige
Möglichkeiten. Für einen Vorschlag der Erfindung weist der Verriegelungsschlitten
ein Langloch auf, dessen Längsachse in radialer Richtung orientiert ist. Hierbei kann
der radial innenliegende Endbereich des Langlochs randoffen oder randgeschlossen ausgebildet
sein. Durch das Langloch erstreckt sich dann der Verriegelungsfortsatz oder Zapfen
des anderen Verriegelungselements. Das Langloch verfügt über zwei unterschiedliche
Abschnitte, nämlich einen verriegelnden Abschnitt und einen entriegelnden Abschnitt.
Die Breite des Langlochs ist in dem entriegelnden Abschnitt größer als in dem verriegelnden
Abschnitt. In dem entriegelnden Abschnitt kann dann der Verriegelungsschlitten mit
dem Verriegelungsfortsatz oder Zapfen zur Herbeiführung der Verriegelungswirkung in
Wechselwirkung treten, während in dem entriegelnden Abschnitt infolge des Übermaßes
des Langlochs gegenüber dem Verriegelungsfortsatz oder Zapfen keine Verriegelungswirkung
herbeigeführt wird, womit die beiden Zentrifugenrotorteile voneinander demontiert
werden können.
[0018] Für einen Vorschlag der Erfindung ist der Verriegelungsschlitten als L-förmiges Gleitstück
ausgebildet. Hierbei kann ein Schenkel des L zur Gewährleistung der Führung des Verriegelungsschlittens
gegenüber dem zugeordneten Zentrifugenrotorteil dienen. Alternativ oder kumulativ
kann dieser Schenkel das Langloch ausbilden, durch welches sich der Verriegelungsfortsatz
oder Zapfen erstreckt. Der andere Schenkel des L kann beispielsweise einen Beitrag
zu der Masse zur Erzeugung der Fliehkraft, mittels welcher die Verriegelungseinrichtung
betätigt wird oder die verriegelnde Stellung aufrechterhalten wird, leisten. Alternativ
oder kumulativ möglich ist, dass dieser andere Schenkel des L als Handbetätigungsorgan
dienen kann, mittels dessen der Bediener auf den Verriegelungsschlitten einwirken
kann, um dessen Stellung manuell zu verändern. Um lediglich eine, die Erfindung nicht
beschränkende Option zu nennen, kann der erstgenannte Schenkel des L ähnlich einer
Schwalbenschwanzführung in einer entsprechenden Aufnahmenut des zugeordneten Zentrifugenrotorteils
zwecks Bildung einer Schwalbenschwanzführung für die Gewährleistung des radialen Verschiebefreiheitsgrades
aufgenommen sein.
[0019] Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung liegen in der verriegelnden Stellung der
Verriegelungseinrichtung die Verriegelungselemente über Anlageflächen aneinander an.
Mindestens eine Anlagefläche, vorzugsweise beide Anlageflächen können dann gegenüber
einer Querebene zu der Rotorachse geneigt sein, wobei dann die auf das Verriegelungselement
wirkende Fliehkraft durch die mindestens eine Anlagefläche umgewandelt wird in eine
Anpresskraft, mit der die Zentrifugenrotorteile aneinander angepresst werden.
[0020] Die Erfindung schlägt für eine Ausgestaltung des Zentrifugenrotors vor, dass das
Verriegelungselement, insbesondere der Verriegelungsschlitten, ein Handbetätigungsorgan
aufweist, mittels dessen das Verriegelungselement manuell von der verriegelnden Stellung
in die entriegelnde Stellung und/oder von der entriegelnden Stellung in die verriegelnde
Stellung bewegbar ist. Über das Handbetätigungsorgan kann somit nach der Montage der
Zentrifugenrotorteile aneinander die Verriegelungseinrichtung in die verriegelnde
Stellung überführt werden, die dann im Betrieb der Zentrifuge durch die Fliehkraft
aufrechterhalten wird, und/oder nach Beendigung des Betriebs der Zentrifuge kann manuell
über das Handbetätigungsorgan von dem Bediener eine Überführung der Verriegelungseinrichtung
von der verriegelnden Stellung in die entriegelnde Stellung erfolgen, womit dann auch
die Demontage der beiden Zentrifugenrotorteile voneinander möglich ist.
[0021] Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine Sicherungseinrichtung vorhanden.
Mittels der Sicherheitseinrichtung kann ein Verriegelungselement in der entriegelnden
Stellung und/oder verriegelnden Stellung gesichert werden. Die Sicherungseinrichtung
kann bspw. als Halteeinrichtung, Rast- oder Sperreinrichtung ausgebildet sein. Im
Folgenden werden nicht beschränkende Beispiele für den Einsatz und die Vorteile der
Sicherungseinrichtung genannt:
- Für die Montage der Zentrifugenrotorteile aneinander ist es vorteilhaft oder notwendig,
dass während des Montagevorgangs die Verriegelungseinrichtung in der entriegelnden
Stellung ist, da sonst unter Umständen die Montage der Zentrifugenrotorteile durch
die Verriegelungselemente blockiert sein kann. Mittels der Sicherungseinrichtung können
die Verriegelungselemente somit bei der Montage in der entriegelnden Stellung gehalten
werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn bei der Montage der Zentrifugenrotorteile
die Rotationsachse der Zentrifugenrotorteile gegenüber der Vertikalen geneigt ist,
was dazu führen kann, dass ein Verriegelungselement infolge der Schwerkraft seine
verriegelnde Stellung einnimmt. Eine derartige unerwünschte Bewegung mindestens eines
Verriegelungselements in die verriegelnde Stellung kann durch eine Sicherungseinrichtung
vermieden werden.
- Auch wenn bereits eine Montage der Zentrifugenrotorteile aneinander erfolgt ist und
sich die mindestens eine Verriegelungseinrichtung in der verriegelnden Stellung befindet,
kann mittels der mindestens einen Sicherungseinrichtung vermieden werden, dass sich
bspw. infolge von Vibrationen, des Schließens eines Deckels der Zentrifuge, eines
Stoßes auf die Zentrifuge oder den Zentrifugenrotor oder während eines instationären
Anlaufens der Zentrifuge unerwünscht eines der Verriegelungselement in die entriegelnde
Stellung bewegt.
[0022] Für den Fall, dass die Sicherungseinrichtung eine entriegelnde Stellung eines Verriegelungselements
sichert, kann gewünscht sein, dass mit der Aufnahme des Betriebs der Zentrifuge die
Sicherungseinrichtung automatisch durch eine auf das Verriegelungselement oder die
Sicherungseinrichtung wirkende Fliehkraft gelöst wird. Ist die Sicherungseinrichtung
bspw. als eine Art Rastverbindung ausgebildet, wird die Fliehkraft für einen vorbestimmten
Schwellwert der Drehzahl größer als die Rastkraft der Rastverbindung, womit die Rastverbindung
gelöst wird und sich das Verriegelungselement infolge der Fliehkraft automatisch von
der entriegelnden Stellung in die verriegelnde Stellung bewegen kann.
[0023] Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist die Sicherungseinrichtung als magnetische
Sicherungseinrichtung ausgebildet. Beispielsweise kann ein Zentrifugenrotorteil einen
Permanentmagneten tragen, der mit einem Gegenmagneten eines an dem Zentrifugenrotorteil
gehaltenen Verriegelungsschlittens so zusammenwirkt, dass über die Magnetkraft die
entriegelnde Stellung des Verriegelungsschlittens aufrechterhalten wird. Wird dann
die auf den Verriegelungsschlitten wirkende Fliehkraft so groß, dass diese die Magnetkraft
überwinden kann, wird die Sicherungseinrichtung automatisch gelöst, so dass sich der
Verriegelungsschlitten infolge der Fliehkraft von der entriegelnden Stellung in die
verriegelnde Stellung bewegen kann.
[0024] Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung kann das infolge der Fliehkraft bewegte
Verriegelungselement multifunktional genutzt werden, indem dieses Bestandteil eines
Sensors ist. Dieser Sensor kann dann beispielsweise dazu dienen, die Position des
Verriegelungselements zu erfassen, sodass einer Steuereinheit der Zentrifuge die Information
zugeführt werden kann, ob sich das Verriegelungselement in der verriegelnden Stellung
oder der entriegelnden Stellung befindet. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass
mit dem mit dem Verriegelungselement gebildeten Sensor eine Auswertung der Rotationsbewegung
des Zentrifugenrotors erfolgt, mit dem das Verriegelungselement rotiert. Hierbei können
auch mehrere oder sämtliche Bauelemente des Sensors in die Verriegelungseinrichtung
integriert sein. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, kann ein Sensorelement an dem
ersten Verriegelungselement angeordnet sein und ein Sensorelement an dem zweiten Verriegelungselement
angeordnet sein, wobei dann der Sensor die Relativstellung der beiden Sensorelemente
erfasst. In diesem Fall kann das Messsignal des Sensors (u. U. auch nach Verarbeitung
und/oder Auswertung durch eine ebenfalls in die Verriegelungseinrichtung integrierte
Steuereinheit) kabelgebunden oder kabellos an eine Steuereinheit der Zentrifuge übermittelt
werden. Für ein anderes Beispiel kann das durch die Fliehkraft bewegte Verriegelungselement
und ein hiervon ausgebildetes oder hieran gehaltenes Sensorelement zusammenwirken
mit einem anderen Sensorelement, welches beispielsweise im Bereich der Wandung des
Kessels der Zentrifuge oder an anderer Stelle der Zentrifuge angeordnet ist. Möglich
ist dann bspw., dass zu dem Zeitpunkt, zu dem das Sensorelement des Verriegelungselements
das Sensorelement der Wandung des Kessels oder der Zentrifuge passiert, über den Abstand
der Sensorelemente darauf geschlossen wird, ob sich das Verriegelungselement in der
entriegelnden Stellung oder der verriegelnden Stellung befindet. Andererseits kann
zu dem Zeitpunkt, zu dem das Sensorelement des Verriegelungselements das Sensorelement
der Wandung des Kessels oder der Zentrifuge passiert, ein Zählimpuls ausgelöst werden,
auf Grundlage dessen auf die Drehzahl des Zentrifugenrotors geschlossen werden kann.
Möglich ist auch, dass über die Wechselwirkung der beiden Sensorelemente unmittelbar
die Umfangsgeschwindigkeit ermittelt wird. Ohne dass eine Einschränkung der Erfindung
auf dieses Ausführungsbeispiel erfolgen soll, ist beispielsweise möglich, dass in
die Wandung des Kessels oder die Zentrifuge ein Laser integriert ist. Passiert das
Verriegelungselement mit dem zugeordneten Sensorelement, welches in diesem Fall als
Reflexionsfläche des Verriegelungselements ausgebildet sein kann, den Laser, wird
der Strahl des Lasers von der Reflexionsfläche reflektiert und der reflektierte Strahl
gelangt zu einem ebenfalls in die Wandung des Kessels integrierten Empfänger, der
auch mit dem Laser zu einer Sensoreinheit kombiniert sein kann. Auf Grundlage des
reflektierten und empfangenen Strahls des Lasers kann dann aus dem Abstand der Sensorelemente
die Position des Verriegelungselements ermittelt werden, womit detektiert werden kann,
ob sich das Verriegelungselement in der entriegelnden Stellung oder verriegelnden
Stellung befindet. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass auf Grundlage des reflektierten
und empfangenen Strahls des Lasers mittels eines ausgelösten Impulses oder anderweitig
die Umfangsgeschwindigkeit oder Drehzahl des Verriegelungselements und damit des Zentrifugenrotors
ermittelt wird.
[0025] Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe stellt eine Zentrifuge
(insbesondere eine Laborzentrifuge oder Durchflusszentrifuge) dar, die einen Zentrifugenrotor
aufweist, der so gestaltet ist, wie dieser zuvor beschrieben worden ist. Hierbei kann
der Zentrifugenrotor über eine an sich bekannte Welle-Nabe-Verbindung mit einer Rotorwelle
der Zentrifuge verbunden sein, wobei dann separat und radial beabstandet von der Welle-Nabe-Verbindung
die Sicherung der beiden Zentrifugenrotorteile mittels der fliehkraftbetätigten oder
von der Fliehkraft beaufschlagten Verriegelungseinrichtung gewährleistet wird.
[0026] Für einen Vorschlag der Erfindung weist die Zentrifuge eine Steuereinheit auf, die
mit Steuerlogik ausgestattet ist. Mittels der Steuerlogik wird eine Unwucht des Zentrifugenrotors
ermittelt. Zu diesem Zweck kann die Zentrifuge beispielsweise einen Kraft- oder Beschleunigungssensor
aufweisen, der die Unwucht des Zentrifugenrotors erfasst mit Auswertung des Signals
des Kraft- oder Beschleunigungssensors durch die Steuerlogik. Möglich ist auch, dass
eine Unwucht ermittelt wird auf Grundlage des Antriebssignals und der erforderlichen
elektrischen Beaufschlagung eines elektrischen Motors, der zum Antrieb des Zentrifugenrotors
genutzt wird. Auf Grundlage der ermittelten Unwucht kann dann eine Auswertung dahingehend
vorgenommen werden, ob die Verriegelungseinrichtung ordnungsgemäß verriegelt ist.
Sind an dem Zentrifugenrotor beispielsweise mehrere Verriegelungseinrichtungen eingesetzt
und befindet sich eine Verriegelungseinrichtung in der entriegelnden Stellung, während
die anderen Verriegelungseinrichtungen ordnungsgemäß in der verriegelnden Stellung
sind, führt die Verriegelungseinrichtung in der entriegelnden Stellung dazu, dass
sich eine Unwucht ergibt. Wird eine derartige Unwucht erkannt, kann bspw. ein Abbruch
der Antriebsbewegung des Zentrifugenrotors erfolgen, es kann ein Fehlereintrag in
eine Dokumentationsdatenbank erfolgen und/oder es kann eine Anzeige an der Zentrifuge
für den Benutzer erfolgen, dass die Verriegelungseinrichtung nicht ordnungsgemäß geschlossen
ist/war. Da sowohl der Unterschied der radialen Position des Verriegelungselements
in der verriegelnden Stellung und der entriegelnden Stellung als auch die Masse des
Verriegelungselements bekannt sind, ist a-priori bekannt, welche Unwucht sich ergibt,
wenn eines der Verriegelungselemente nicht in der verriegelnden Stellung ist. Somit
kann auch eine quantitative Auswertung der ermittelten Unwucht dahingehend erfolgen,
wie viele Verriegelungselemente nicht in der verriegelten Stellung sind. Möglich ist
auch, dass auf Grundlage einer Quantifizierung der Unwucht eine Unterscheidung durch
die Steuerlogik dahingehend getroffen wird, ob die Ursache der Unwucht die fehlerhafte
Betriebsstellung mindestens einer Verriegelungseinrichtung ist oder beispielsweise
die Ursache der Unwucht eine nicht ordnungsgemäße Befüllung des Zentrifugenrotors
mit dem zu zentrifugierenden Medium oder eine nicht ordnungsgemäße Anordnung der Behältnisse
mit diesem Medium in dem Zentrifugenrotor ist.
[0027] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
[0028] Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung
kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt
werden müssen.
[0029] Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen
Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen
- insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder
von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft
auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren
Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher
Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte
Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für
die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
[0030] Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich
ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als
die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs
"mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist
dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden
sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale
ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen
Patentanspruchs aufweist.
[0031] Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung
des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen
lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0032] Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert und beschrieben.
- Fig. 1
- zeigt in einer räumlichen Darstellung schräg von oben ein Zentrifugenrotorteil eines
Zentrifugenrotors.
- Fig. 2
- zeigt in einer räumlichen Ansicht schräg von oben einen Zentrifugenrotor mit zwei
miteinander montierten Zentrifugenrotorteilen mit Verriegelungseinrichtungen, die
sich in der linken Hälfte der Figur in der entriegelnden Stellung befinden und in
der rechten Hälfte der Figur in der verriegelnden Stellung befinden.
- Fig. 3
- zeigt einen Schnitt entlang der Rotorachse durch den Zentrifugenrotor gemäß Fig. 2
mit einer Schnittführung in einer Schnittebene, die durch die Rotorachse sowie koaxiale
Linearführungsrichtungen von sich diametral gegenüberliegenden Verriegelungseinrichtungen
aufgespannt wird.
- Fig. 4
- zeigt den Zentrifugenrotor gemäß Fig. 2 und 3 in einer Draufsicht.
- Fig. 5
- zeigt ein Verriegelungselement einer Verriegelungseinrichtung des Zentrifugenrotors
gemäß Fig. 2 bis 4 in einer räumlichen Ansicht.
- Fig. 6
- zeigt in einer räumlichen Ansicht schräg von oben eine weitere Ausführungsform eines
Zentrifugenrotors mit aneinander montierten Zentrifugenrotorteilen, wobei sich in
der linken Hälfte der Figur die Verriegelungseinrichtungen in der entriegelnden Stellung
befinden und in der rechten Hälfte der Figur die Verriegelungseinrichtungen in der
verriegelnden Stellung befinden.
- Fig. 7
- zeigt den Zentrifugenrotor gemäß Fig. 6 in einem Schnitt mit einer Schnittführung
in einer Schnittebene, die durch die Rotorachse sowie koaxiale Linearführungsrichtungen
von sich diametral gegenüberliegenden Verriegelungseinrichtungen aufgespannt wird.
- Fig. 8
- zeigt den Zentrifugenrotor gemäß Fig. 6 und 7 in einer Draufsicht.
- Fig. 9
- zeigt ein Verriegelungselement einer Verriegelungseinrichtung des Zentrifugenrotors
gemäß Fig. 6 bis 8 in einer räumlichen Ansicht.
FIGURENBESCHREIBUNG
[0033] In der Beschreibung und den Patentansprüchen werden teilweise Bauelemente oder Merkmale
derselben, die sich hinsichtlich der Gestaltung und/oder Funktion entsprechen oder
ähneln, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diese dann mit dem ergänzenden
Buchstaben a, b, ... gekennzeichnet sein können. In diesem Fall kann dann mit oder
ohne den ergänzenden Buchstaben auf diese Bauelemente oder Merkmale Bezug genommen
werden, womit dann eines der Bauelemente oder Merkmale, mehrere oder sämtliche der
Bauelemente oder Merkmale angesprochen sein sollen. Sind sich entsprechende Bauelemente
oder Merkmale in einer Figur mehrfach vorhanden, können diese auch nur an einer Stelle
mit Bezugszeichen und -linien gekennzeichnet sein.
[0034] Fig. 1 zeigt ein Zentrifugenrotorteil 1, bei dem es sich um ein Basisteil handeln kann.
Das Zentrifugenrotorteil 1 verfügt über ein nach oben offenes Gehäuse 2, welches einen
zunächst nach oben offenen Innenraum 3 begrenzt. In dem Innenraum 3 kann in dem offenen
Zustand gemäß Fig. 1 ein zu zentrifugierendes Medium angeordnet werden, insbesondere
in mindestens einem Behältnis, welches wiederum auch in einem Käfig oder Aufnahmekörper
gemeinsam mit weiteren Behältnissen angeordnet sein kann.
[0035] Das Zentrifugenrotorteil 1 weist eine Nabe 4 auf, mittels welcher das Zentrifugenrotor
1 drehfest mit einer hier nicht dargestellten Rotorwelle einer Zentrifuge verbunden
werden kann. Hierbei kann eine beliebige Welle-Nabe-Verbindung Einsatz finden, wobei
auch eine mittels einer Fliehkraft betätigte oder gesicherte Welle-Nabe-Verbindung
Einsatz finden kann, wie diese bspw. in der Druckschrift
EP 3 012 027 B1 beschrieben ist.
[0036] Das Zentrifugenrotorteil 1 weist eine Rotorachse 5 auf. Ist das Zentrifugenrotorteil
1 über die Nabe 4 mit einer Rotorwelle einer Zentrifuge verbunden, kann zur Herbeiführung
der gewünschten Zentrifugationswirkung durch den Antrieb der Rotorwelle eine Rotation
des Zentrifugenrotorteils 1 um die Rotorachse 5 herbeigeführt werden.
[0037] Das Zentrifugenrotorteil 1 verfügt über (hier vier) gleichmäßig über den Umfang verteilte
Verriegelungselemente 6a, 6b, 6c, 6d. Die Verriegelungselemente 6 sind als Verriegelungsfortsätze
7, hier in Form von Verriegelungsbolzen 8, ausgebildet. In dem freien Endbereich verfügen
die Verriegelungselemente 6 über einen Verriegelungsrücksprung 9, der bei der Ausgestaltung
der Verriegelungselemente 6 als Verriegelungsbolzen 8 als umlaufende Verriegelungsnut
10 ausgebildet ist, deren außenliegende Begrenzung den Verriegelungsrücksprung 9 bildet.
Die Verriegelungselemente 6, hier die Verriegelungsbolzen 8, erstrecken sich parallel
zu der Rotorachse 5 und erstrecken sich in diese Richtung aus dem Zentrifugenrotorteil
1 (in Fig. 1 nach oben) heraus. In Fig. 1 sind der Verriegelungsrücksprung 9 und die
Verriegelungsnut 10 lediglich für das Verriegelungselement 6a gekennzeichnet, wobei
das Entsprechende auch für die Verriegelungselemente 6b, 6c, 6d gilt.
[0038] Fig. 2 zeigt einen Zentrifugenrotor 11, bei dem das Zentrifugenrotorteil 1 mit einem Zentrifugenrotorteil
12, hier einem Deckelteil, montiert ist, indem das Zentrifugenrotorteil 12 von oben
auf das Zentrifugenrotorteil 1 aufgelegt ist, wobei das Auflegen oder die Montage
für ein Fügen in Richtung der Rotorachse 5 erfolgt. In dem montierten Zustand der
Zentrifugenrotorteile 1, 12 ist der Innenraum 3 geschlossen.
[0039] An dem Zentrifugenrotorteil 12 sind vier Verriegelungselemente 13a, 13b, 13c, 13d
gleichmäßig über den Umfang verteilt und mit denselben Abständen von der Rotorachse
5 angeordnet. Die Positionen der Verriegelungselemente 13 entsprechen den Positionen
der Verriegelungselemente 6, so dass diese miteinander in Wechselwirkung treten können.
[0040] Die Verriegelungselemente 13 sind als Verriegelungsschlitten 14, insbesondere in
Form eines L-förmigen Gleitstücks 15, ausgebildet. Der Verriegelungsschlitten 14 ist
über eine starr mit dem Zentrifugenrotorteil 12 verbundenen oder hiervon ausgebildeten
Gleitführung 16 zur Bildung einer Linearführung 17 verbunden. Die Linearführung 17
gewährleistet, dass das Verriegelungselement 13 ausschließlich einen (vorzugsweise
in beide Richtungen begrenzten) Freiheitsgrad radial zur Rotorachse 5 aufweist. Im
vorliegenden Fall bildet das Gleitstück 15 mit der Gleitführung 16 eine Linearführung
17 in der Art einer Schwalbenschwanzführung 18.
[0041] Das Gleitstück 15 ist L-förmig ausgebildet mit ungefähr rechtwinklig zueinander orientierten
Schenkeln 19, 20 des L. Hierbei ist der Querschnitt des Schenkels 20 quer zu dem linearen
Freiheitsgrad formschlüssig aufgenommen und geführt in einer entsprechend geformten
Führungsausnehmung der Gleitführung 16. Der Schenkel 19 erstreckt sich parallel zu
der Rotorachse 5. Über den Schenkel 19 kann der Bediener auf das Verriegelungselement
13 manuell einwirken und dieses entlang der Linearführung 17 bewegen. Der lineare
Freiheitsgrad der Linearführung 17 ist radial zu der Rotorachse 5 orientiert. Der
Schenkel 19 bildet ein Handbetätigungsorgan 22, über welches der Bediener die Betriebsstellung
des Verriegelungselements 13 verändern kann.
[0042] Der Schenkel 20 verfügt über ein Langloch 21. Für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
1 bis 5 verfügt das Langloch 21 der Verriegelungselemente 13 über zwei Abschnitte,
nämlich einen verriegelnden Abschnitt 23 und einen entriegelnden Abschnitt 24. In
dem entriegelnden Abschnitt 24 verfügt das Langloch 21 über einen teilkreisförmigen
Querschnitt. Der Durchmesser des teilkreisförmigen Querschnitts ist dabei geringfügig
größer als der Durchmesser des Verriegelungsfortsatzes 7, so dass ein Endbereich oder
Kopf 27 des Verriegelungsfortsatzes 7 durch den entriegelnden Abschnitt 24 hindurchtreten
kann. Im Bereich des verriegelnden Abschnitts 23 ist die Breite des Langlochs 21 gegenüber
der Breite in dem entriegelnden Abschnitt 24 bzw. dem Durchmesser in dem entriegelnden
Abschnitt 24 verringert.
[0043] Wie insbesondere in
Fig. 3 zu erkennen ist, verfügt der Verriegelungsfortsatz 7 über einen Verriegelungsvorsprung
25. Für die Ausgestaltung des Verriegelungsfortsatzes 7 als Verriegelungsbolzen 8
wird der Verriegelungsvorsprung 25 gebildet von der außenliegenden Begrenzung der
umlaufenden Verriegelungsnut 10. In diesem Fall kann der Durchmesser des entriegelnden
Abschnitts 24 geringfügig größer sein als ein Kopf 27 des Verriegelungsbolzens 8 oberhalb
der Verriegelungsnut 10, während die Breite des Langlochs 21 in dem verriegelnden
Abschnitt 23 kleiner ist als die Breite des Kopfs 27, aber geringfügig größer als
die Breite des Bodens der umlaufenden Verriegelungsnut 10.
[0044] In Fig. 3 ist des Weiteren zu erkennen, dass der Verriegelungsbolzen 8 als abgestufter
Bolzen ausgebildet ist mit einem endseitigen Gewindeabschnitt 28, im Bereich dessen
der Verriegelungsbolzen 8 mit dem Zentrifugenrotorteil 1, insbesondere dem Gehäuse
2 oder einem Einsatzkörper 29, verschraubt ist. Abseits des Gewindeabschnitts 28 ist
der Verriegelungsbolzen 8 vorzugsweise (bis auf die Verriegelungsnut 10) zylindrisch
ausgebildet und in einer entsprechenden Aufnahme- oder Führungsbohrung des Zentrifugenrotorteils
1 oder Einsatzkörpers 29 aufgenommen und/oder geführt. Der Verriegelungsbolzen 8 steht
mit dem oberen Endbereich, insbesondere der Verriegelungsnut 10 und dem Kopf 27, aus
dem Zentrifugenrotorteil 1 nach oben heraus.
[0045] Wird das Zentrifugenrotorteil 12 mit einer Montagerichtung entsprechend der Rotorachse
5 an das Zentrifugenrotorteil 1 für eine Montage angenähert, treten die oberen Endbereiche,
insbesondere der Kopf 27 und die Verriegelungsnut 10, durch eine Ausnehmung 30 des
Zentrifugenrotorteils 12 hindurch, so dass in der in Fig. 3 skizzierten Montagestellung
die Verriegelungsnut 10 zumindest teilweise und der Kopf 27 vollständig aus dem Zentrifugenrotorteil
12 nach außen herausstehen. Mit dieser Montage kann der Kopf 27 auch durch den entriegelnden
Abschnitt 24 des Verriegelungselements 13 hindurchtreten. Wird das Verriegelungselement
13 radial nach außen bewegt, verlagert sich das Verriegelungselement 13 entlang der
Linearführung 17, womit der Verriegelungsbolzen 8 mit der Verriegelungsnut 10 in den
Bereich des verriegelnden Abschnitts 23 des Verriegelungselements 13 gelangt. Das
Ende der radialen Bewegung des Verriegelungselements 13 ist dadurch vorgegeben, dass
der Verriegelungsbolzen 8 mit dem Grund der Verriegelungsnut 10 zur Anlage kommt an
die radial innenliegende Begrenzung des Langlochs 21. In der so erreichten verriegelnden
Stellung des Verriegelungselements 13 ist der Austritt des Verriegelungsbolzens 8
aus dem Verriegelungselement 13 in eine Demontagerichtung dadurch blockiert, dass
der Kopf 27 in dem verriegelnden Abschnitt 23 von oben an den seitlichen Begrenzungen
des Langlochs 21 anliegt. Dies hat zur Folge, dass das Zentrifugenrotorteil 12 gefangen
ist einerseits zwischen der Oberseite des Zentrifugenrotorteils 1 und andererseits
durch den Verriegelungsvorsprung 25, der von der Verriegelungsnut 10 bzw. dem Kopf
27 bereitgestellt ist. Die montierte Stellung der beiden Zentrifugenrotorteile 1,
12 kann somit auf diese Weise gesichert werden. Die Verriegelungselemente 6, 13 bilden
dabei eine Verriegelungseinrichtung 31.
[0046] In der Verriegelungseinrichtung 31 kommen die Verriegelungselemente 6, 13 zur Gewährleistung
der Verriegelungswirkung mit Anlageflächen 32, 33 aneinander zur Anlage. Hierbei wird
die Anlagefläche 32 des Verriegelungselements 6 von der Unterseite des Kopfes 27 oder
der oberen seitlichen Begrenzung der Verriegelungsnut 10 bereitgestellt, die den Verriegelungsrücksprung
9 bildet. Hingegen wird die Anlagefläche 33 des Verriegelungselements 13 von dem seitlichen
Randbereich des Gleitstücks 15, der den verriegelnden Abschnitt 23 des Langloches
21 begrenzt und den Verriegelungsvorsprung 25 bildet, bereitgestellt.
[0047] In den
Fig. 2, 3 und 4 sind die Verriegelungselemente 13c, 13d in dem linken Halbraum in der entriegelnden
Stellung dargestellt, während diese in dem rechten Halbraum in der verriegelnden Stellung
dargestellt sind. Hierbei kann im Stillstand des Zentrifugenrotors 11 der Bediener
grundsätzlich beliebig über das Handbetätigungsorgan 22 eine gewünschte Betriebsstellung
der Verriegelungselemente 13 herbeiführen. Im Betrieb des Zentrifugenrotors 11 werden
die Verriegelungselement 13 automatisch durch die Fliehkraft sämtlich in die verriegelnde
Stellung beaufschlagt, bewegt und in dieser gehalten.
[0048] In den Fig. 2 bis 5 ist eine optionale Besonderheit dargestellt: Hier verfügen die
Verriegelungseinrichtungen 31 jeweils über Sicherungseinrichtungen 34. Für das dargestellte
Ausführungsbeispiel weist jede Sicherungseinrichtung 34 zwei Permanentmagnete 35,
36 auf. Ein Permanentmagnet 35 ist in das Verriegelungselement 13, hier den Schenkel
20 des Gleitstücks 15, integriert, während der andere Permanentmagnet 36 in das Zentrifugenrotorteil
12 oder die Gleitführung 16 integriert ist. In der mittels der Sicherungseinrichtung
34 zu sichernden Stellung ist der magnetische Fluss der Permanentmagnete 35, 36 direkt
geschlossen, so dass die entgegengesetzten Pole der Permanentmagnete 35, 36 unmittelbar
benachbart oder fluchtend angeordnet sind. Die Magnetkraft zwischen den Permanentmagneten
35, 36 hält somit die gesicherte Stellung der Sicherungseinrichtung 34 aufrecht. Handelt
es sich bei der gesicherten Stellung um die entriegelnde Stellung, führt die Aufnahme
des Betriebs der Zentrifuge mit der Rotation des Zentrifugenrotors 11 dazu, dass die
auf die Verriegelungselemente 13 wirkende Fliehkraft immer größer wird, bis diese
ausreichend ist, um die Sicherungskraft zwischen den Permanentmagneten 35, 36 zu überwinden,
womit die gesicherte Stellung der Sicherungseinrichtung 34 verlassen wird. Es versteht
sich, dass abweichend zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel alternativ oder kumulativ
auch die verriegelnde Stellung gesichert sein kann, bspw. durch einen weiteren, an
entsprechender Stelle angeordneten Permanentmagneten im Bereich des Zentrifugenrotorteils
12. Ebenfalls möglich ist, dass nicht eine magnetische Sicherungseinrichtung 34 Einsatz
findet, sondern eine beliebige anders gestaltete Rasteinrichtung oder eine reibschlüssige
Sicherungseinrichtung 34 eingesetzt ist.
[0049] Für das in den
Fig. 6 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel gilt bis auf Weiteres das zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 bis 5 Gesagte entsprechend. Allerdings ist hier das Verriegelungselement
13 abweichend ausgebildet (vgl. insbesondere Fig. 9). In diesem Fall ist das Langloch
21 nicht auf der radial innenliegenden Seite geschlossen, sondern offen (ohne dass
dieses bei ansonsten entsprechender Gestaltung zwingend der Fall ist). Hier sind die
von dem Verriegelungsvorsprung 25 des Verriegelungselements 13 bereitgestellten Anlageflächen
33, mit denen das Verriegelungselement 13 in verriegelnder Wirkverbindung tritt mit
dem Verriegelungsrücksprung 9 des Verriegelungselements 6, gegenüber der Querebene
zu der Rotorachse 5 mit einem Neigungswinkel 26 geneigt derart, dass die Anlagefläche
33 in Richtung der Rotorachse 5 ansteigt. Wird für dieses Ausführungsbeispiel manuell
oder in Folge der Fliehkraft das Verriegelungselement radial nach außen bewegt, gleitet
die Anlagefläche 33 entlang der Anlagefläche 32, die von dem Verriegelungsrücksprung
9 des Verriegelungselements 6 bereitgestellt wird, nämlich von der seitlichen Begrenzung
der Verriegelungsnut 10 oder der Unterseite des Kopfes 27. Mit zunehmender Gleitbewegung
wird das Verriegelungselement 13 im Bereich der Anlagefläche 33 zunehmend mit dem
Verriegelungselement 6 verspannt, was zur Folge hat, dass die Zentrifugenrotorteile
1, 12 zunehmend aneinander angepresst werden und die Verriegelungswirkung und die
Sicherung der montierten Stellung der Zentrifugenrotorteile 1, 12 gestärkt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0050]
- 1
- Zentrifugenrotorteil
- 2
- Gehäuse
- 3
- Innenraum
- 4
- Nabe
- 5
- Rotorachse
- 6
- Verriegelungselement
- 7
- Verrieglungsfortsatz
- 8
- Verrieglungsbolzen
- 9
- Verriegelungsrücksprung
- 10
- Verriegelungsnut
- 11
- Zentrifugenrotor
- 12
- Zentrifugenrotorteil
- 13
- Verriegelungselement
- 14
- Verriegelungsschlitten
- 15
- Gleitstück
- 16
- Gleitführung
- 17
- Linearführung
- 18
- Schwalbenschwanzführung
- 19
- Schenkel
- 20
- Schenkel
- 21
- Langloch
- 22
- Handbetätigungsorgan
- 23
- verriegelnder Abschnitt
- 24
- entriegelnder Abschnitt
- 25
- Verriegelungsvorsprung
- 26
- Neigungswinkel
- 27
- Kopf
- 28
- Gewindeabschnitt
- 29
- Einsatzkörper
- 30
- Ausnehmung
- 31
- Verriegelungseinrichtung
- 32
- Anlagefläche
- 33
- Anlagefläche
- 34
- Sicherungseinrichtung
- 35
- Permanentmagnet
- 36
- Permanentmagnet
1. Zentrifugenrotor (11) mit zwei Zentrifugenrotorteilen (1, 12), die aneinander montierbar
sind und in dem montierten Zustand einen Innenraum (3) begrenzen, in welchem ein zu
zentrifugierendes Produkt angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugenrotorteile (1, 12) über eine Verriegelungseinrichtung (31) miteinander
verbunden oder verbindbar sind, die mittels einer Fliehkraft infolge der Rotation
des Zentrifugenrotors (11) betätigt wird und/oder in Richtung einer verriegelnden
Stellung beaufschlagt wird.
2. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verriegelungseinrichtungen (31) in Umfangsrichtung um eine Rotorachse (5)
des Zentrifugenrotors (11) verteilt und beabstandet von der Rotorachse (5) angeordnet
sind.
3. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) ein erstes Verrieglungselement (6) einen Verrieglungsvorsprung oder einen Verrieglungsrücksprung
(9) aufweist,
b) ein zweites Verriegelungselement (13)
ba) einen Verriegelungsrücksprung aufweist, wenn das erste Verriegelungselement einen
Verriegelungsvorsprung aufweist, und
bb) einen Verriegelungsvorsprung (25) aufweist, wenn das erste Verriegelungselement
(6) einen Verriegelungsrücksprung (9) aufweist,
c) ein Verriegelungselement (13) infolge der Fliehkraft von einer entriegelnden Stellung
in eine verriegelnde Stellung bewegbar ist und/oder in diese beaufschlagt ist und
d) das erste Verriegelungselement (6) und das zweite Verriegelungselement (13) in
der verriegelnden Stellung der Verriegelungseinrichtung (31) einen Formschluss gewährleisten,
der eine Demontage der Zentrifugenrotorteile (1, 12) blockiert.
4. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) das erste Verriegelungselement (6) ein Verriegelungsfortsatz (7) ist und einem
ersten Zentrifugenrotorteil (1) zugeordnet ist,
b) das zweite Zentrifugenrotorteil (12) eine Ausnehmung (30) aufweist,
c) sich in dem montierten Zustand der Zentrifugenrotorteile (1, 12) das erste Verriegelungselement
(6) durch die Ausnehmung (30) hindurch erstreckt und
d) in dem montierten Zustand das zweite Zentrifugenrotorteil (12) zwischen einer Anlagefläche
(32) der beiden Verriegelungselemente (6, 13) und dem ersten Zentrifugenrotorteil
(1) gefangen ist.
5. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungselement (6) ein Verriegelungsfortsatz (7) oder Zapfen ist, der den
Verriegelungsvorsprung oder den Verriegelungsrücksprung (9) ausbildet.
6. Zentrifugenrotor (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungselement (13) ein radial verschieblich geführter Verriegelungsschlitten
(14) ist.
7. Zentrifugenrotor (11) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsschlitten (14) ein Langloch (21) aufweist, durch welches sich der
Verriegelungsfortsatz (7) oder Zapfen erstreckt, wobei das Langloch (21) einen verriegelnden
Abschnitt (23) und einen entriegelnden Abschnitt (24) aufweist und die Breite des
Langloches (21) in dem entriegelnden Abschnitt (24) größer ist als in dem verriegelnden
Abschnitt (23).
8. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 6 oder nach 7 in Rückbeziehung auf Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsschlitten (14) ein L-förmiges Gleitstück (15) aufweist.
9. Zentrifugenrotor (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der verriegelnden Stellung der Verriegelungseinrichtung (31) die Verriegelungselemente
(6, 13) über Anlageflächen (32, 33) aneinander anliegen, wobei mindestens eine Anlagefläche
(32, 33) so gegenüber einer Querebene zu der Rotorachse (5) geneigt ist, dass eine
auf das Verriegelungselement (13) wirkende Fliehkraft durch die mindestens eine Anlagefläche
(32, 33) umgewandelt wird in eine Anpresskraft, mit der die Zentrifugenrotorteile
(1, 12) aneinander angepresst werden.
10. Zentrifugenrotor (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (13) ein Handbetätigungsorgan (22) aufweist, mittels dessen
das Verriegelungselement (13) manuell von der verriegelnden Stellung in die entriegelnde
Stellung und/oder von der entriegelnden Stellung in die verriegelnde Stellung bewegbar
ist.
11. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherungseinrichtung (34) vorhanden ist, mittels welcher die Verriegelungseinrichtung
(31) in der entriegelnden Stellung und/oder verriegelnden Stellung sicherbar ist.
12. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (34) durch eine auf die Verriegelungseinrichtung (31),
das Verriegelungselement (13) oder die Sicherungseinrichtung (34A) wirkende Fliehkraft
gelöst wird.
13. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (34) als magnetische Sicherungseinrichtung ausgebildet
ist.
14. Zentrifugenrotor (11) nach einem der Ansprüche 3 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das über die Fliehkraft betätigte oder beaufschlagte Verriegelungselement (13) Bestandteil
eines Sensors ist, wobei der Sensor vorzugsweise
a) erfasst, ob das Verriegelungselement in der verriegelnden Stellung oder entriegelnden
Stellung ist und/oder
b) die Bewegung des Verriegelungselements infolge der Rotation desselben mit dem Zentrifugenrotor
erfasst.
15. Zentrifuge, insbesondere Laborzentrifuge oder Durchflusszentrifuge, mit einem Zentrifugenrotor
(11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
16. Zentrifuge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge eine Steuereinheit aufweist, die Steuerlogik aufweist, mittels welcher
eine Unwucht des Zentrifugenrotors ermittelt wird und auf Grundlage der erfassten
Unwucht eine Auswertung vornimmt, ob die Verriegelungseinrichtung ordnungsgemäß verriegelt
ist.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Zentrifugenrotor (11) mit
a) zwei Zentrifugenrotorteilen (1, 12), die aneinander montierbar sind und in dem
montierten Zustand einen Innenraum (3) begrenzen, in welchem ein zu zentrifugierendes
Produkt angeordnet werden kann,
b) wobei die Zentrifugenrotorteile (1, 12) über eine Verriegelungseinrichtung (31)
miteinander verbunden oder verbindbar sind, die mittels einer Fliehkraft infolge der
Rotation des Zentrifugenrotors (11) betätigt wird und/oder in Richtung einer verriegelnden
Stellung beaufschlagt wird,
c) wobei ein erstes Verrieglungselement (6) einen Verrieglungsvorsprung oder einen
Verrieglungsrücksprung (9) aufweist,
d) ein zweites Verriegelungselement (13)
da) einen Verriegelungsrücksprung aufweist, wenn das erste Verriegelungselement einen
Verriegelungsvorsprung aufweist, und
db) einen Verriegelungsvorsprung (25) aufweist, wenn das erste Verriegelungselement
(6) einen Verriegelungsrücksprung (9) aufweist,
e) ein Verriegelungselement (13) infolge der Fliehkraft von einer entriegelnden Stellung
in eine verriegelnde Stellung bewegbar ist und/oder in diese beaufschlagt ist und
f) das erste Verriegelungselement (6) und das zweite Verriegelungselement (13) in
der verriegelnden Stellung der Verriegelungseinrichtung (31) einen Formschluss gewährleisten,
der eine Demontage der Zentrifugenrotorteile (1, 12) blockiert,
g) ein Verriegelungselement (13) ein radial verschieblich geführter Verriegelungsschlitten
(14) ist und
h) der Verriegelungsschlitten (14) ein Langloch (21) aufweist, durch welches sich
der Verriegelungsfortsatz (7) oder Zapfen erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass
i) das Langloch (21) einen verriegelnden Abschnitt (23) und einen entriegelnden Abschnitt
(24) aufweist und die Breite des Langloches (21) in dem entriegelnden Abschnitt (24)
größer ist als in dem verriegelnden Abschnitt (23).
2. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verriegelungseinrichtungen (31) in Umfangsrichtung um eine Rotorachse (5)
des Zentrifugenrotors (11) verteilt und beabstandet von der Rotorachse (5) angeordnet
sind.
3. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) das erste Verriegelungselement (6) ein Verriegelungsfortsatz (7) ist und einem
ersten Zentrifugenrotorteil (1) zugeordnet ist,
b) das zweite Zentrifugenrotorteil (12) eine Ausnehmung (30) aufweist,
c) sich in dem montierten Zustand der Zentrifugenrotorteile (1, 12) das erste Verriegelungselement
(6) durch die Ausnehmung (30) hindurch erstreckt und
d) in dem montierten Zustand das zweite Zentrifugenrotorteil (12) zwischen einer Anlagefläche
(32) der beiden Verriegelungselemente (6, 13) und dem ersten Zentrifugenrotorteil
(1) gefangen ist.
4. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verriegelungselement (6) ein Verriegelungsfortsatz (7) oder Zapfen ist, der den
Verriegelungsvorsprung oder den Verriegelungsrücksprung (9) ausbildet.
5. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsschlitten (14) ein L-förmiges Gleitstück (15) aufweist.
6. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der verriegelnden Stellung der Verriegelungseinrichtung (31) die Verriegelungselemente
(6, 13) über Anlageflächen (32, 33) aneinander anliegen, wobei mindestens eine Anlagefläche
(32, 33) so gegenüber einer Querebene zu der Rotorachse (5) geneigt ist, dass eine
auf das Verriegelungselement (13) wirkende Fliehkraft durch die mindestens eine Anlagefläche
(32, 33) umgewandelt wird in eine Anpresskraft, mit der die Zentrifugenrotorteile
(1, 12) aneinander angepresst werden.
7. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (13) ein Handbetätigungsorgan (22) aufweist, mittels dessen
das Verriegelungselement (13) manuell von der verriegelnden Stellung in die entriegelnde
Stellung und/oder von der entriegelnden Stellung in die verriegelnde Stellung bewegbar
ist.
8. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherungseinrichtung (34) vorhanden ist, mittels welcher die Verriegelungseinrichtung
(31) in der entriegelnden Stellung und/oder verriegelnden Stellung sicherbar ist.
9. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (34) durch eine auf die Verriegelungseinrichtung (31),
das Verriegelungselement (13) oder die Sicherungseinrichtung (34A) wirkende Fliehkraft
gelöst wird.
10. Zentrifugenrotor (11) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (34) als magnetische Sicherungseinrichtung ausgebildet
ist.
11. Zentrifugenrotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das über die Fliehkraft betätigte oder beaufschlagte Verriegelungselement (13) Bestandteil
eines Sensors ist, wobei der Sensor vorzugsweise
a) erfasst, ob das Verriegelungselement in der verriegelnden Stellung oder entriegelnden
Stellung ist und/oder
b) die Bewegung des Verriegelungselements infolge der Rotation desselben mit dem Zentrifugenrotor
erfasst.
12. Zentrifuge, insbesondere Laborzentrifuge oder Durchflusszentrifuge, mit einem Zentrifugenrotor
(11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Zentrifuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge eine Steuereinheit aufweist, die Steuerlogik aufweist, mittels welcher
eine Unwucht des Zentrifugenrotors ermittelt wird und auf Grundlage der erfassten
Unwucht eine Auswertung vornimmt, ob die Verriegelungseinrichtung ordnungsgemäß verriegelt
ist.