DURCHFLUSSZENTRIFUGE UND AUSGLEICHSROTOR-FÜHRUNGSEINRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Durchflusszentrifuge mit einem Rotor, der mindestens eine Zentrifugationskammer aufweist und mit einer Rotordrehzahl um eine Rotorachse (7) verdreht wird. Die Durchflusszentrifuge weist einen Verbindungsstrang (12) auf, durch den sich Anschlussleitungen (16, 17) erstrecken. Über die Anschlussleitungen (16, 17) kann im Betrieb der Durchflusszentrifuge mit rotierendem Rotor der Zentrifugationskammer ein Medium zugeführt werden und das Medium aus der Zentrifugationskammer abgeführt werden. Ein Endbereich (18) des Verbindungsstrangs (12) ist gehäusefest angeordnet, während der andere Endbereich (19) des Verbindungsstrangs (12) mit dem Rotor verdreht wird. Zur Vermeidung einer Verdrillung des Verbindungsstrangs (12) ist der Verbindungsstrang (12) in einer Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) (insbesondere einem Führungsrohr (21)) geführt, die mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse (7) verdreht wird. Erfindungsgemäß weist die Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) eine Führungskontur (27) auf, deren Krümmungsradius (32) in einem ersten Führungskonturabschnitt (28) größer ist als der Krümmungsradius (33) in einem zweiten Führungskonturabschnitt (29). Hierdurch kann die Lebensdauer des Verbindungsstrangs (12) erhöht werden.

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Durchflusszentrifuge, bei der zumindest temporär einer Zentrifugationskammer mindestens ein Medium (insbesondere ein Fluid, eine Flüssigkeit, eine Suspension u. ä.) zugeführt wird und/oder ein Medium aus der Zentrifugationskammer abgeführt wird, während die Zentrifugationskammer rotiert. Das Medium kann dabei in einem Behältnis in der Zentrifugationskammer angeordnet sein. Bei dem mindestens einen Medium handelt es sich insbesondere um das zu zentrifugierende Medium, eine Spülflüssigkeit, eine Wasch- oder Buffer-Lösung, ein aus dem zentrifugierten Medium extrahiertes, modifiziertes Medium und/oder ein Sediment in der Zentrifugationskammer.

[0002] Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann es sich bei der Durchflusszentrifuge 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. Möglich ist auch, dass es sich bei dem zentrifugierten Medium nicht um eine reine Flüssigkeit handelt, sondern das Medium eine Lösung oder Suspension mit Partikeln wie Zellen, Zelltrümmern oder -teilen usw. ist.

[0003] Die Durchflusszentrifuge findet beispielsweise Einsatz für die Erzeugung biopharmazeutischer Produkte in biopharmazeutischen Unternehmen oder in bio-verarbeitenden Anwendungen. Die Durchflusszentrifuge kann dabei bspw. der Gewinnung und/oder Klärung der Zellen oder Mikroträger dienen, wobei die derart gewonnenen Zellen auch Einsatz finden können für die Zelltherapie. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Durchflusszentrifuge ist bspw. die Herstellung von Impfstoffen.

[0004] Die Erfindung betrifft auch eine Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung.

STAND DER TECHNIK

[0005] Gattungsgemäße Durchflusszentrifugen werden bspw. von dem Unternehmen Sartorius AG, Otto-Brenner-Straße 20, 37079 Göttingen, Deutschland, und verbundenen Unternehmen unter der Kennzeichnung "Ksep" (eingetragene Marke) vertrieben. Auf der diese Durchflusszentrifugen betreffenden Internet-Seite
www.sartorius.com/en/products/process-filtration/cell-harvesting/ksep-systems (Datum der Einsichtnahme: 06.07.2022)
wird das Funktionsprinzip einer Durchflusszentrifuge, wie dieses auch für die vorliegende Erfindung Einsatz finden kann, auf Grundlage eines verlinkten Videos wie folgt beschrieben:
Ein Rotor der Durchflusszentrifuge weist eine beliebige Anzahl (bspw. zwei oder vier) von Zentrifugationskammern auf, die als an einem Rotorkörper gehaltene Blutbeutel ausgebildet sein können und gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Die Zentrifugationskammern sind mit gleichen radialen Abständen von der Rotationsachse des Rotors angeordnet. Eine erste Anschlussleitung mündet radial innenliegend in eine Zentrifugationskammer, während eine zweite Anschlussleitung radial außenliegend in die Zentrifugationskammer mündet. In einer ersten Betriebsphase wird ein beispielsweise als Blut ausgebildetes erstes Medium über die zweite Anschlussleitung der Zentrifugationskammer zugeführt, während die Zentrifugationskammer mit dem Rotor rotiert. In der Zentrifugationskammer lagern sich infolge der Zentrifugation in dem Blut enthaltene Partikel (bspw. Blutkörper) radial außenliegend ab, während aus der Zentrifugationskammer radial innenliegend über die erste Anschlussleitung das Restmedium (also das radial außenliegend zugeführte Medium vermindert um die radial nach außen gedrängten Partikel) abgeführt wird. In dieser ersten Betriebsphase ist somit die erste Anschlussleitung eine Abführleitung, während die zweite Anschlussleitung eine Zuführleitung ist. Mit Fortsetzung dieses Betriebs erhöht sich der Anteil der Partikel und deren Konzentration in der Zentrifugationskammer, bis diese weitestgehend und schließlich vollständig mit den Partikeln gefüllt ist. In einer folgenden optionalen zweiten Betriebsphase erfolgt ein Waschen der Partikel in der Zentrifugationskammer. Zu diesem Zweck wird eine Wasch- oder Bufferlösung über die zweite Anschlussleitung in die Zentrifugationskammer geleitet. Die Wasch- oder Bufferlösung durchspült die Zentrifugationskammer und wird radial innenliegend über die erste Anschlussleitung abgeführt. Auch in dieser Betriebsphase rotiert die Zentrifugationskammer mit dem Rotor, so dass infolge der wirkenden Zentrifugationskraft die Partikel daran gehindert sind, mit der Wasch- oder Bufferlösung über die erste Anschlussleitung aus der Zentrifugationskammer auszutreten. Auch während der zweiten Betriebsphase dient die erste Anschlussleitung als Abführleitung für die Wasch- oder Bufferlösung, während die erste Anschlussleitung als Zuführleitung für die Wasch- oder Bufferlösung dient. In einer anschließenden dritten Betriebsphase erfolgt weiterhin die Verdrehung der Zentrifugationskammer mit dem Rotor. In der dritten Betriebsphase wird die Durchströmungsrichtung durch die Zentrifugationskammer umgekehrt und die Partikel werden über die zweite Anschlussleitung aus der Zentrifugationskammer entnommen, während über die erste Anschlussleitung Wasch- oder Bufferlösung in die Zentrifugationskammer nachgeführt werden kann. Die dritte Betriebsphase endet dann, wenn sämtliche Partikel aus der Zentrifugationskammer entnommen sind. Hieran können sukzessive weitere Zyklen mit den erläuterten drei Betriebsphasen anschließen.

[0006] EP 3 936 601 A1 ist die Gestaltung eines Medium-Netzwerks zu entnehmen, welches an die Anschlussleitungen angeschlossen ist und die unterschiedlichen Betriebsphasen gewährleistet. Hinsichtlich dieses Medium-Netzwerks, der enthaltenen Pumpenanordnung, der Prozess-Steuereinheit, einer zusätzlichen Filteranordnung, Aufnahmebehältern für die unterschiedlichen Medien und hinsichtlich des Prozessablaufs wird ergänzend auf EP 3 936 601 A1, EP 2 310 486 B1 und EP 2 485 846 B1 verwiesen.

[0007] EP 2 485 846 B1 beschreibt, dass in Durchflusszentrifugen fluidische Verbindungen zu mit dem Rotor rotierenden Anschlussleitungen mittels Drehdurchführungen problematisch sein können, da die Drehdurchführungen anfällig gegenüber Leckagen sind und die Gefahr mit sich bringen, dass eine unerwünschte Kontamination der Medien erfolgt. Andererseits wird erläutert, dass gemäß US 4,216,770, US 4,419,089, US 4,389,206 und US 5,665,048 Verbindungsstränge Einsatz finden, in die die Anschlussleitungen integriert sein können. Ein Endbereich des Verbindungsstrangs ist dabei gehäusefest angeordnet, während der andere Endbereich des Verbindungsstrangs an dem Rotor befestigt ist und mit dem Rotor verdreht wird. Um zu vermeiden, dass die Verdrillung des Verbindungsstrangs infolge der Verdrehung des Rotors und der relativen Verdrehung der Endbereiche des Verbindungsstrangs immer größer wird, ist der Verbindungsstrang zusätzlich in einer als Führungsrohr ausgebildeten Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung geführt. Das Führungsrohr verfügt über einen Teilabschnitt, der die Form eines abgerundeten U mit leicht auseinander gespreizten Seitenschenkeln unterschiedlicher Längen aufweist. Die Öffnung des U weist dabei in Richtung der Rotationsachse des Rotors. Der Verbindungsstrang tritt, ausgehend von dem gehäusefesten Endbereich unter Krümmung nach außen in einen Seitenschenkel des U ein. In dem U-förmigen Teilabschnitt wird der Verbindungsstrang durch das Führungsrohr um den Rotor herumgeführt. Der freie Endbereich des anderen Seitenschenkels des U des Führungsrohrs ist so zurück gekrümmt, dass dieser koaxial zur Drehachse des Rotors angeordnet ist und unmittelbar benachbart zu dem Eintritt des Verbindungsstrangs in den Rotor angeordnet ist. Das Führungsrohr wird dann mit der halben Drehzahl des Rotors angetrieben. EP 2 485 846 B1 verweist zur Erläuterung der Vermeidung der zunehmenden Verdrillung des Verbindungsstrangs durch Einsatz des rotierenden Führungsrohrs auf die Druckschrift US 3,586,413.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchflusszentrifuge sowie eine Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung für eine Durchflusszentrifuge vorzuschlagen, die hinsichtlich der Beanspruchungen und der Dauerfestigkeit verbessert ist.

LÖSUNG

[0009] 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

[0010] Die Erfindung betrifft eine Durchflusszentrifuge. Die Durchflusszentrifuge weist einen Rotor auf, der über (mindestens) eine Zentrifugationskammer verfügt. In der Zentrifugationskammer kann unmittelbar oder in einem geeigneten Behältnis das zu zentrifugierende Medium angeordnet werden und diese kann mit weiteren Medien wie einer Wasch- oder Bufferlösung durchspült werden. In der Durchflusszentrifuge wird der Rotor mit einer Rotordrehzahl um die Rotorachse verdreht. Die Durchflusszentrifuge verfügt über einen Verbindungsstrang. Der Verbindungsstrang weist eine Anschlussleitung auf, über die im Betrieb der Durchflusszentrifuge mit rotierendem Rotor der Zentrifugationskammer (insbesondere einem in der Zentrifugationskammer angeordneten Behältnis) ein Medium zuführbar ist. Des Weiteren weist der Verbindungsstrang eine Anschlussleitung auf, über die ein Medium von der Zentrifugationskammer (insbesondere einem in der Zentrifugationskammer angeordneten Behältnis) abführbar ist. Je nach vorliegender Betriebsphase können sich die Strömungsrichtungen durch die Anschlussleitungen umkehren. Ein Endbereich des Verbindungsstrangs ist gehäusefest angeordnet, während der andere Endbereich des Verbindungsstrangs mit dem Rotor verdreht wird. Um eine Verdrillung des Verbindungsstrangs zu vermeiden, wird der Verbindungsstrang mit einem Ausgleichsrotor verdreht, wobei der Verbindungsstrang in einer Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung des Ausgleichsrotors, insbesondere einem Führungsrohr, geführt wird. Der Ausgleichsrotor und die Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung werden mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse verdreht. Insoweit kann die Durchflusszentrifuge beispielsweise so ausgebildet sein wie die eingangs angeführten Durchflusszentrifugen des Stands der Technik.

[0011] Bei herkömmlichen Durchflusszentrifugen besteht der Verbindungsstrang aus einem flexiblen Rohr oder Schlauch (vorzugsweise einem Wellrohr), durch welches oder welchen sich die Anschlussleitungen erstrecken. Durchaus möglich ist, dass die Kosten eines derartigen Verbindungsstrangs mit den Anschlussleitungen und den Schnittstellen einerseits zu dem Rotor und andererseits zu dem Medium-Netzwerk im Bereich von € 5.000 bis € 15.000 betragen. Infolge der hohen Beanspruchungen des Verbindungsstrangs während des Betriebs der Durchflusszentrifuge kann ein Austausch des Verbindungsstrangs schon nach 5 bis 20 Betriebsstunden geboten seien, was einerseits zu hohen Umrüstzeiten und Ausfallzeiten der Durchflusszentrifuge führt und andererseits beträchtliche Kosten verursacht. Da in der Regel keine Verlängerung der Betriebsdauer des Verbindungsstrangs durch eine Reduzierung der Drehzahl des Rotors oder eine stärkere Dimensionierung des Verbindungsstrangs und/oder Wahl hochfester Materialien für den Verbindungsstrang möglich ist, werden gemäß dem Stand der Technik derart kurze Lebensdauern des Verbindungsstrangs hingenommen.

[0012] Die Erfindung basiert zunächst auf einer Untersuchung der an dem Verbindungsstrang im Betrieb der Durchflusszentrifuge wirkenden Beanspruchungen. Die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen haben dabei zu dem Ergebnis geführt, dass der Verbindungsstrang in der Durchflusszentrifuge komplex beansprucht ist:

a) Der Verbindungsstrang führt in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung eine relative Drehbewegung um die Längsachse aus. Diese relative Drehbewegung führt zu einer Reibung zwischen dem Verbindungsstrang und der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung. Diese Reibung führt zu einer über die Längserstreckung des Verbindungsstrangs variierenden Torsionsbeanspruchung des Verbindungsstrangs. Darüber hinaus führt die Reibung zwischen dem Verbindungsstrang und der Innenwandung der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung zu einem Wärmeeintrag in den Verbindungsstrang im Bereich der Kontakt- und Reibflächen und unter Umständen zu einem Verschleiß.

b) Der Verbindungsstrang ist in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung so geführt, dass der Verbindungsstrang, einem ersten Führungskonturabschnitt der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung folgend, von dem gehäusefesten Endbereich und der dortigen koaxialen Anordnung zu der Rotorachse nach außen gekrümmt ist. Ab einem Wendepunkt ist dann der Verbindungsstrang in einem zweiten Führungskonturabschnitt der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung in die entgegengesetzte Richtung gekrümmt, bis der Verbindungsstrang mit einem parallel zu der Rotorachse orientierten Abschnitt radial außenliegend an dem Rotor vorbeigeführt werden kann. Der Verbindungsstrang ist somit in den genannten Führungskonturabschnitten entsprechend einem langgestreckten S geführt, wobei die beiden Enden des S parallel zueinander orientiert sind und ein Ende koaxial zur Rotorachse angeordnet ist, während das andere Ende den maximalen Abstand des Verbindungsstrangs von der Rotorachse aufweist. Der Verbindungsstrang ist in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung entsprechend den Führungskonturen der genannten Führungskonturabschnitte gekrümmt und somit aus seiner langgestreckten Ausgangslage mit einer Biegung beaufschlagt.
Infolge der mechanischen Randbedingungen des Verbindungsstrangs, nämlich

• der Befestigung eines Endbereichs des Verbindungsstrangs an dem ruhenden Gehäuse,
• der Befestigung des anderen Endbereichs des Verbindungsstrangs an dem Rotor, der mit der Rotordrehzahl rotiert und
• der Führung des Verbindungsstrangs in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung, die mit der halben Rotordrehzahl verdreht wird,

ist die Biegung des Verbindungsstrangs nicht stationär, sondern diese stellt eine Umlaufbiegung dar. Abseits einer (imaginären) neutralen Faser ist infolge der Umlaufbiegung ein jeweils temporär radial außenliegender Materialbereich des Verbindungsstrangs, insbesondere des flexiblen Schlauchs oder des flexiblen (Well-)Rohrs, abwechselnd mit einem harmonischen Verlauf einer Wechselspannung, also abwechselnd einer Zug- und einer Druckspannung, ausgesetzt.

c) Verfügt der Verbindungsstrang über ein Wellrohr, kann die umlaufende Biegung des Wellrohrs dazu führen, dass Wellen oder Rippen des Wellrohrs auf der radial innenliegenden Seite der gekrümmten Führungskontur aneinander zur Anlage kommen, was zu einer Nichtlinearität in der Steifigkeit des Wellrohrs führen kann, die einen veränderten Beanspruchungsmechanismus des Wellrohrs zur Folge haben kann.

d) Der Erfindung zugrunde liegende Überlegungen haben zu dem Ergebnis geführt, dass auf Längsabschnitte des Verbindungsstrangs (insbesondere den Schlauch oder das (Well-) Rohr und die darin angeordneten Leitungen und auch auf das in den Leitungen angeordnete Medium) eine Zentrifugalkraft wirkt, deren Betrag von dem Abstand des jeweiligen Längsabschnittes von der Rotorachse abhängig ist. Hierbei weist die auf den jeweiligen Längsabschnitt wirkende Zentrifugalkraft

• eine erste Komponente auf, die in Richtung der Führungsfläche der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung wirkt und somit die Anpresskraft und Reibung zwischen dem Verbindungsstrang und der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung erhöht,
• und eine zweite Komponente auf, die in Längsrichtung des Verbindungsstrangs orientiert ist und zu einer Zug- oder Druckkraft in Längsrichtung des Verbindungsstrangs führt.

Die Aufteilung der Zentrifugalkraft auf die beiden Komponenten ergibt sich aus den trigonometrischen Funktionen in Abhängigkeit des Winkels, unter dem der Längsabschnitt gegenüber der Rotorachse geneigt ist. In dem ersten Führungskonturabschnitt führt die zweite Komponente zu einer Zugkraft, die eine Dehnung des Verbindungsstrangs zur Folge hat, während diese in dem zweiten Führungskonturabschnitt zu einer Druckkraft führt, die den Verbindungsstrang komprimiert. Hierbei ist eine Zugkraft infolge der Zentrifugalkraft in einem ersten Materialbereich des Verbindungsstrangs an einer ersten Längserstreckungskoordinate des Verbindungsstrangs, der einen kleinen Abstand von der Rotorachse hat, u. U. größer als die Zugkraft infolge der Zentrifugalkraft in einem zweiten Materialbereich des Verbindungsstrangs an einer zweiten Längserstreckungskoordinate des Verbindungsstrangs, der einen größeren Abstand von der Rotorachse hat. Der Grund hierfür ist, dass radial außenliegend von dem ersten Materialbereich des Verbindungsstrangs an der ersten Längserstreckungskoordinate des Verbindungsstrangs ein längerer Abschnitt des Verbindungsstrangs angeordnet ist, der zu einer größeren Zugkraft infolge der Zentrifugalkraft führen kann.

e) Je nach den wirkenden Beanspruchungen kann es zu veränderten Randbedingungen in dem Verbindungsstrang kommen. So kann beispielsweise eine Dehnung einer Anschlussleitung in dem Schlauch oder (Well-)Rohr dazu führen, dass die Anschlussleitung nicht mehr an der Innenfläche des Schlauchs oder (Well-)Rohrs anliegt, womit keine innere Abstützung des Schlauchs oder (Well-)Rohrs mehr gegeben ist und sich eine innere Reibung des Verbindungsstrangs verändert. Möglich ist auch, dass sich hierdurch eine Längs- und/oder Biegesteifigkeit des Verbindungsstrangs verändert.

f) Eine weitere Bedeutung kann eine etwaige Elastizität des Mediums in den Leitungen des Verbindungsstrangs haben, da die Zentrifugalkraft infolge der Elastizität zu Druckänderungen im Inneren der Anschlussleitungen, zu einer damit verbundenen veränderten Masseverteilung und/oder zu einer Veränderung der Steifigkeit führen kann.

[0013] Vor dem Hintergrund dieser Überlegungen, der Untersuchung der oben erläuterten Beanspruchungen des Verbindungsstrangs und der Erfindung zugrunden liegenden Versuchen schlägt die Erfindung vor, dass in einer Durchflusszentrifuge eine Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung Einsatz findet, die eine Führungskontur aufweist, deren Krümmungsradius für einen ersten Abstand von der Rotorachse größer ist als für einen zweiten Abstand von der Rotorachse, wobei der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand.

[0014] Dies soll anhand des die Erfindung nicht beschränkenden vereinfachenden Beispiels erläutert werden, dass die Führungskontur entsprechend einem in horizontaler Richtung langgestreckten S ausgebildet ist mit einem unteren linken Endbereich, welcher koaxial zur Rotorachse orientiert ist und einem oberen, rechten Endbereich, der parallel zur Rotorachse orientiert ist. Zwischen diesen Endbereichen befindet sich mittig ein Wendepunkt, im Bereich dessen die Krümmung in mathematischem Sinne das Vorzeichen ändert. Für dieses vereinfachende Beispiel ist in dem ersten Führungskonturabschnitt zwischen dem unteren linken Endbereich und dem Wendepunkt der Krümmungsradius konstant entsprechend einem ersten Krümmungsradius, während in dem zweiten Führungskonturabschnitt zwischen dem Wendepunkt und dem oberen rechten Endbereich der Krümmungsradius konstant mit einem zweiten Krümmungsradius ist, wobei der zweite Krümmungsradius kleiner ist als der erste Krümmungsradius.

[0015] In dem ersten Führungskonturabschnitt werden die Querschnitte an den jeweiligen Längserstreckungskoordinaten infolge der Umlaufbiegung mit einer Umlaufbiegespannung beaufschlagt, die über die Längserstreckung in dem ersten Führungskonturabschnitt vom Betrag konstant sein kann, aber entsprechend des Umlaufes mit einem harmonischen Verlauf ihr Vorzeichen wechselt. Überlagert ist dieser Umlaufbiegespannung die Zugspannung, die sich infolge der Masse des Verbindungsstrangs infolge der Zentrifugalkraft entsprechend dem Abstand von der Rotorachse ergibt und die quadratisch von der Drehzahl abhängig ist. An dem ersten Ende des ersten Führungskonturabschnitts, wo die Biegung ausgehend von der koaxialen Ausrichtung zu der Rotorachse beginnt, wirkt dabei die Zentrifugalkraft, die von dem gesamten Teilabschnitt des Verbindungsstrangs in dem ersten Führungskonturabschnitt und unter Umständen auch einem Teilabschnitt in dem zweiten Führungskonturabschnitt erzeugt wird. Für Längserstreckungskoordinaten in dem ersten Führungskonturabschnitt mit größerem Abstand von der Rotorachse verringert sich die infolge der Zentrifugalkraft in dem Querschnitt an der Längserstreckungskoordinate wirkende Zugkraft, so dass an dem ersten Ende die Zugkraft infolge der Zentrifugalkraft und die hierdurch bedingte Zugspannung maximal ist. In den Querschnitten an den jeweiligen Längserstreckungskoordinaten kommen dann jeweils die Umlaufbiegespannung und die Zugspannung infolge der Zentrifugalkraft zur Überlagerung. Führt die Umlaufbiegung temporär zu einer Umlaufbiegedruckspannung, hat die Überlagerung mit der Zugspannung infolge der Zentrifugalkraft eine Reduzierung der resultierenden Spannung zur Folge, was für die Materialbeanspruchung vorteilhaft ist. Derselbe Querschnittsbereich ist dann aber kurze Zeit später für die weiter umlaufende Biegung auch mit einer Umlaufbiegezugspannung beaufschlagt, für die die Überlagerung mit der Zugspannung infolge der Zentrifugalkraft dann zu einer Addition der Beträge der Umlaufbiegezugspannung und der Zugspannung infolge der Zentrifugalkraft führt. Es ergibt sich somit ein erhöhtes Maximum der resultierenden Beanspruchung, welches für einen möglichen Erklärungsversuch für die Begrenzung der Lebensdauer des Verbindungsstrangs verantwortlich sein kann.

[0016] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Maximum der resultierenden Beanspruchung reduziert werden, womit die Lebensdauer (u. U. signifikant) erhöht werden kann:
In dem Bereich der Rotorachse oder benachbart zu diesem wird erfindungsgemäß der Krümmungsradius größer gewählt. Durch die Vergrößerung des Krümmungsradius ist die Amplitude der Umlaufbiegespannung reduziert, was dann trotz der erläuterten Überlagerung mit der Zugspannung infolge der Zentrifugalkraft zu einer Reduzierung der maximalen resultierenden Spannung und damit zu einer Reduzierung der Beanspruchung führen kann.

[0017] Für einen Vorschlag der Erfindung weist die Führungskontur einen ersten Führungskonturabschnitt und einen zweiten Führungskonturabschnitt auf. Für das vorgenannte Beispiel können die Führungskonturabschnitte jeweils viertelkreisförmig ausgebildet sein mit Krümmungen in entgegengesetzte Richtungen, wobei dann die Führungskonturabschnitte unterschiedliche Radien aufweisen. Möglich ist aber durchaus auch, dass in mindestens einem Führungskonturabschnitt Führungskonturteilabschnitte mit unterschiedlichen Krümmungsradien vorhanden sind, wobei der Krümmungsradius in Stufen oder auch kontinuierlich variieren kann. Für diesen Vorschlag der Erfindung weist der Führungskonturabschnitt eine Krümmung in eine erste Richtung auf, während der zweite Führungskonturabschnitt eine Krümmung in eine zweite Richtung aufweist. Der erste Führungskonturabschnitt und der zweite Führungskonturabschnitt sind durch einen vorzugsweise radial zu der Rotorachse orientierten Zwischenabschnitt miteinander verbunden. Für das eingangs erläuterte Beispiel mit den viertelkreisförmigen Führungskonturabschnitten kann der Zwischenabschnitt von der lokalen Verbindungsstelle der einander zugewandten Enden der Führungskonturabschnitte gebildet sein, wobei auch möglich ist, dass sich zwischen diesen Enden ein geradliniger, vorzugsweise radial orientierter Zwischenabschnitt erstreckt. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass der erste Führungskonturabschnitt und der zweite Führungskonturabschnitt über einen Wendeabschnitt miteinander verbunden sind, in dem die Krümmung das Vorzeichen wechselt. Der erste Führungskonturabschnitt weist einen kleineren Abstand von der Rotorachse auf als der zweite Führungskonturabschnitt. In dem ersten Führungskonturabschnitt ist der Krümmungsradius größer als der Krümmungsradius in dem zweiten Führungskonturabschnitt. Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann der Krümmungsradius in dem ersten Führungskonturabschnitt um mindestens 5 %, mindestens 10%, mindestens 15 %, mindestens 20 %, mindestens 25 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder sogar mindestens 50 % größer sein als der Krümmungsradius in dem zweiten Führungskonturabschnitt. Dies kann bspw.

• lediglich für einen diskreten Krümmungsradius an einer spezifischen Längserstreckungskoordinate der Führungskonturabschnitte gelten,
• für einen Teilabschnitt der Führungskonturabschnitte gelten, in dem der Krümmungsradius konstant ist,
• für gemittelte Krümmungsradien in den Führungskonturteilabschnitten gelten oder
• für sämtliche Krümmungsradien bei einem sich kontinuierlich verändernden Krümmungsradius in den Führungskonturabschnitten gelten.

[0018] Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass der Krümmungsradius in dem ersten Führungskonturabschnitt in Richtung der Längserstreckung und mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse kontinuierlich oder in Stufen kleiner wird.

[0019] Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung der Verbindungsstrang beliebig aufgebaut sein. Vorzugsweise weist der Verbindungsstrang ein Wellrohr auf, durch welches sich die unterschiedlichen Leitungen, insbesondere Anschlussleitungen, des Verbindungsstrangs erstrecken können. Das Wellrohr dient dabei bspw. der Bündelung der Leitungen, dem Schutz der Leitungen und der Führung sowie Kapselung der Leitungen.

[0020] Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung wird der Krümmungsradius in dem ersten Führungskonturabschnitt mit zunehmenden Abstand von der Rotorachse kontinuierlich kleiner. Möglich ist, dass dies nur für den ersten Führungskonturabschnitt gilt. Vorzugsweise wird auch der Krümmungsradius in dem zweiten Führungskonturabschnitt mit zunehmenden Abstand von der Rotorachse kontinuierlich kleiner.

[0021] Wie zuvor erläutert wurde sind die Beanspruchungen des Verbindungsstrangs in der Führungseinrichtung durchaus komplex, was auch die Anforderungen an die Gestaltung der Geometrie der Führungskonturabschnitte komplex machen kann. Für eine Ausgestaltung der Durchflusszentrifuge ist in dem ersten Führungskonturabschnitt und/oder in dem zweiten Führungskonturabschnitt ein Krümmungsradius an den unterschiedlichen Längserstreckungskoordinaten derart dimensioniert, dass eine Beanspruchung des in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung geführten Verbindungsstrangs an diesen oder sämtlichen Längserstreckungskoordinaten konstant ist oder lediglich maximal ± 20 %, maximal ± 15 %, maximal ± 10 % oder maximal ± 5 % variiert. Hierbei wird die Beanspruchung, die konstant bleiben soll oder lediglich um den angegebenen Prozentsatz variieren soll, ermittelt aus einer Überlagerung zweier unterschiedlicher Teilbeanspruchungen:

• einer Zugbeanspruchung des Verbindungsstrangs an den Längserstreckungskoordinaten, die sich infolge der Zentrifugalkraft infolge des Abschnitts des Verbindungsstrangs, der radial außenliegend von der Längserstreckungskoordinate angeordnet ist, ergibt;
• einer Umlaufbiegebeanspruchung des Verbindungsstrangs an den Längserstreckungskoordinaten, die sich infolge der umlaufenden Biegung des Verbindungsstrangs entsprechend der Krümmung desselben ergibt.

[0022] Diese Auslegung basiert einerseits auf der Annahme, dass die beiden genannten Teilbeanspruchungen maßgeblich für die Festigkeit des Verbindungsstrangs sind, wobei über die angegebenen prozentuale Variationsbreiten einerseits eine Sicherheit berücksichtigt werden kann und andererseits weiteren auftretenden Beanspruchungen (Reibung, Erwärmung, Verschleiß, ...) Rechnung getragen werden kann.

[0023] Für ein alternatives oder kumulatives Auslegungskriterium erfolgt eine Dimensionierung des Krümmungsradius derart, dass die Beanspruchung infolge der vorgenannten beiden Teilbeanspruchungen über die Längserstreckung des Verbindungsstrangs in dem ersten Führungskonturabschnitt und/oder in dem zweiten Führungskonturabschnitt mindestens um einen vorgegebenen Prozentsatz kleiner ist als eine zulässige Beanspruchung des Verbindungsstrangs. So kann beispielsweise für den Einsatz eines Wellrohrs in dem Verbindungsstrang eine maximale statische Biegebespannung herstellerseitig vorgegeben sein, so dass in diesem Fall die aus den beiden Teilbeanspruchungen ermittelte resultierende Spannung um einen fest vorgegebenen Prozentsatz kleiner ist als diese herstellerseitig angegebene Biegebespannung. Eine weitere zulässige Beanspruchung, auf die die mit den Teilbeanspruchungen ermittelte Beanspruchung prozentual bezogen ist, kann eine maximale dynamische Zug- und/oder Biegespannung oder eine vorgegebene Zugfestigkeit oder Dauerfestigkeit eines Bestandteils des Verbindungsstrangs oder des gesamten Verbindungsstrangs sein.

[0024] Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe stellt eine Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung dar, die bestimmt ist für eine Durchflusszentrifuge, wie diese zuvor erläutert worden ist. Die Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung weist ein Führungsrohr auf oder besteht in einem Führungsrohr, wobei das Führungsrohr eine Führungskontur aufweist mit einem ersten Führungskonturabschnitt und einem zweiten Führungskonturabschnitt. Der erste Führungskonturabschnitt weist eine Krümmung in eine erste Richtung auf, während der zweite Führungskonturabschnitt eine Krümmung in eine zweite Richtung, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung orientiert ist, aufweist. Der erste Führungskonturabschnitt und der zweite Führungskonturabschnitt sind durch einen vorzugsweise radial zu der Rotorachse orientierten Zwischenabschnitt oder einen Wendeabschnitt miteinander verbunden. Der erste Führungskonturabschnitt weist einen kleineren Abstand von der Rotorachse auf als der zweite Führungskonturabschnitt. Der Krümmungsradius in dem ersten Führungskonturabschnitt ist kleiner als der Krümmungsradius in dem zweiten Führungskonturabschnitt. Alternativ oder kumulativ wird in dem Führungsrohr der Krümmungsradius in dem ersten Führungskonturabschnitt in Richtung des Endbereichs, der dem zweiten Führungskonturabschnitt zugewandt ist, kleiner, was in Stufen oder kontinuierlich erfolgen kann.

[0025] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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

[0030] Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1

zeigt in einem räumlichen Halblängsschnitt stark schematisiert eine Durchflusszentrifuge mit einem Verbindungsstrang (ohne Darstellung der Führungseinrichtung).

Fig. 2

zeigt einen Verbindungsstrang in einer Führungseinrichtung, wie diese Einsatz finden können in einer Durchflusszentrifuge gemäß Fig. 1.

Fig. 3 bis 5

zeigen Tabellen für die Dimensionierung der Krümmungsradien eines Führungsrohrs einer Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung.

Fig. 6

zeigt einen beispielhaften Verlauf eines Krümmungsradius eines Führungsrohrs einer Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung sowie einer sich infolge der Zentrifugalkraft ergebenden Zugkraft in Abhängigkeit von dem Abstand von einer Rotorachse.

Fig. 7

zeigt eine schematische Darstellung für eine Hilfsüberlegung zur Ermittlung einer an einer an einem Längsabschnitt an einer Längserstreckungskoordinate und in einem Abstand von einer Rotorachse auf ein Rohr oder einen Schlauch des Verbindungsstrangs wirkenden Zugkraft infolge einer Zentrifugalkraft.

FIGURENBESCHREIBUNG

[0031] In den Figuren werden Bauelemente oder Merkmale, welche sich entsprechen oder ähneln, teilweise mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diese Bauelemente oder Merkmale dann durch den zusätzlichen Buchstaben a, b, ... voneinander unterschieden sein können. In diesem Fall kann mit oder ohne den ergänzenden Buchstaben auf diese Bauteile oder Merkmale Bezug genommen werden, womit dann eines der Bauteile oder Merkmale, mehrere oder sämtliche Bauteile oder Merkmale angesprochen sein können.

[0032] Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine Durchflusszentrifuge 1 in einer räumlichen Darstellung in einem Halblängsschnitt. Die Durchflusszentrifuge 1 verfügt über ein Gehäuse 2 und insbesondere einen Kessel 3 mit einer Wandung 4. Die Wandung 4 des Kessels 3 begrenzt eine Rotorkammer 5, in der ein Rotor 6 mit einer Rotordrehzahl um eine Rotorachse 7 verdreht wird. Von dem Rotor 6 sind in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 lediglich in der Zentrifugatrionskammer des Rotors 6 angeordnete Behältnisse 8a, 8b (hier zwei Behältnisse 8a, 8b, wobei auch eine beliebige andere Anzahl von Behältnissen 8 vorhanden sein kann) dargestellt, bei denen es sich beispielsweise um Blutbeutel 9 oder beliebige andere Behältnisse handeln kann. Die Behältnisse 8 sind dabei gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Rotorachse 7 verteilt angeordnet und verfügen über denselben Abstand von der Rotorachse 7.

[0033] Die Durchflusszentrifuge 1 verfügt über einen Rotorkammer-Temperierkreislauf 10, von dem in Fig. 1 lediglich eine Rotorkammer-Temperierschleife 11 dargestellt ist. Die Rotorkammer-Temperierschleife 11 ist in die Wandung 4 des Kessels 3 integriert und windet sich mit mehreren Windungen um die Rotorachse 7 und die Rotorkammer 5.

[0034] In Fig. 1 ist des Weiteren ein Verbindungsstrang 12 zu erkennen. Der Verbindungsstrang 12 weist einen flexiblen Schlauch oder ein flexibles Rohr 13, bei dem es sich insbesondere um ein Wellrohr handelt, auf. Durch den Schlauch oder das Rohr 13 erstrecken sich optional eine Temperier-Zuführleitung 14 und eine Temperier-Abführleitung 15, die der Temperierung und Kühlung des Verbindungsstrangs dienen können. Durch den Schlauch oder das Rohr 13 erstrecken sich zwei Anschlussleitungen 16, 17, die in den unterschiedlichen Betriebsphasen des Zentrifugationsprozesses in unterschiedliche Richtungen von den Medien durchströmt werden. In einem Endbereich 18 ist der Verbindungsstrang 12 an dem Gehäuse 2 oder einer Wandung 4 des Kessels 3 befestigt, während der Verbindungsstrang 12 in einem anderen Endbereich 19 an dem Rotor 6 befestigt ist und mit diesem verdreht wird.

[0035] Um die Rotorachse 7 rotiert auch ein Ausgleichsrotor, wobei die Drehzahl des Ausgleichsrotors halb so groß ist wie die Drehzahl des Rotors 6. Der Ausgleichsrotor weist eine Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung 20 auf, die in Fig. 2 dargestellt ist und hier als Führungsrohr 21 ausgebildet ist. Das Führungsrohr 21 weist zwei Führungsrohrhälften 22, 23 auf, die durch die strichpunktierte imaginäre Trennlinie 24 voneinander getrennt sind. Das Führungsrohr 21 weist entlang einer Längserstreckungskoordinate 25 einen konstanten kreisringförmigen Querschnitt auf, wobei die Längserstreckungskoordinate 25 in unterschiedliche Richtungen gekrümmt ist, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Durch das Führungsrohr 21 erstreckt sich der Verbindungsstrang 12, der hier als Wellrohr ausgebildet ist. In beiden Endbereichen des Führungsrohrs 21 erstreckt sich der Verbindungsstrang 12 aus dem Führungsrohr 21 heraus, um dessen Befestigung an dem Gehäuse 2 bzw. dem Rotor 6 zu ermöglichen. Zwischen einer Innenfläche 26 des Führungsrohrs 21 und der Mantelfläche des Verbindungsstrangs 12 ergibt sich ein radiales Spiel, wobei sich je nach Krümmung des Verbindungsstrangs 12 und den zuvor erläuterten Beanspruchungen desselben der Verbindungsstrang 12 auf einer Seite an die Innenfläche 26 des Führungsrohrs 21 anlegen kann.

[0036] In der Führungsrohrhälfte 22 verfügt das Führungsrohr 21 über eine Führungskontur 27, die von der Innenfläche 26 ausgebildet wird. Die Führungskontur 27 weist einen ersten Führungskonturabschnitt 28 sowie einen zweiten Führungskonturabschnitt 29 auf, die über einen Wendeabschnitt 30 unmittelbar miteinander verbunden sind. Der Wendeabschnitt 30 bildet für dieses Ausführungsbeispiel gleichzeitig einen Zwischenabschnitt 31, im Bereich dessen das Führungsrohr 21 radial zu der Rotorachse 7 orientiert ist. In dem ersten Führungskonturabschnitt 28 verfügt die Führungskontur 27, insbesondere die Längserstreckungskoordinate 25 des Führungsrohrs 21, über einen ersten Krümmungsradius 32, während die Führungskontur 27 in dem zweiten Führungskonturabschnitt 29 über einen zweiten Krümmungsradius 33 verfügt. Für das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist der erste Krümmungsradius 32 in dem ersten Führungsabschnitt 28 konstant und auch der zweite Krümmungsradius 33 in dem zweiten Führungsabschnitt 29 ist konstant, wobei der zweite Krümmungsradius 33 kleiner ist als der erste Krümmungsradius 32. In dem ersten Führungskonturabschnitt 28 erfolgt die Krümmung der Längserstreckungskoordinate 25 entgegen dem Uhrzeigersinn, während sich diese in dem Wendeabschnitt 30 umkehrt, so dass in dem zweiten Führungskonturabschnitt 29 die Krümmung der Längserstreckungskoordinate 25 im Uhrzeigersinn verläuft. Die Führungskonturabschnitte 28, 29 erstrecken sich jeweils über einen Umfangswinkel von 90°. Möglich sind aber auch kleinere Umfangswinkel, womit dann das Führungsrohr 21 in dem Wendeabschnitt 30 nicht radial zu der Rotorachse 7 orientiert ist.

[0037] Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist ein Endbereich 34 des ersten Führungskonturabschnitts 28 (ungefähr) koaxial zur Rotorachse 7 orientiert, während der andere Endbereich 35 des ersten Führungskonturabschnitts 28 radial zur Rotorachse 7 orientiert ist. Bündig schließt in dem Wendeabschnitt 30 und Zwischenabschnitt 31 an den Endbereich 35 der zugewandte Endbereich 36 des zweiten Führungskonturabschnitts 29 an, der ebenfalls radial zu der Rotorachse 7 orientiert ist. Hingegen ist der andere Endbereich 37 des zweiten Führungskonturabschnitts 29 parallel zur Rotorachse 7 orientiert, wobei in diesem Bereich das Führungsrohr 21 den maximalen Abstand von der Rotorachse 7 hat. Grundsätzlich kann die zweite Führungsrohrhälfte 23 spiegelsymmetrisch zu der Trennlinie 24 der ersten Führungsrohrhälfte 22 ausgebildet sein. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel gilt diese Spiegelsymmetrie lediglich für den zweiten Führungskonturabschnitt 29', während der erste Führungskonturabschnitt 28' in der zweiten Führungsrohrhälfte 23 ohne Spiegelung an die zweite Führungskonturhälfte 29' angesetzt ist, so dass in Richtung der Längserstreckungskoordinate 25 beide Führungskonturabschnitte 28', 29' in Uhrzeigerrichtung gekrümmt sind und zusammen einen Halbring bilden mit sich im Bereich des Wendeabschnitts 30' und Zwischenabschnitts 31' in Richtung der Längserstreckungskoordinate 25 vergrößerndem Krümmungsradius 32'.

[0038] Für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann das Führungsrohr 21 somit aus zwei zusammengesetzten Führungskonturteilen, die identisch sind und jeweils die Führungskonturabschnitte 29, 29' bilden, sowie zwei Führungsrohrteilen, die die Führungskonturabschnitte 28, 28' bilden, bestehen, womit unter Umständen der Gleichanteil für die Herstellung des Führungsrohrs 21 erhöht werden kann. Es versteht sich, dass aber auch eine Fertigung des Führungsrohrs 21 aus einem Stück je nach eingesetzten Herstellungsverfahren möglich ist.

[0039] Die in der Fig. 2 dargestellten Führungskonturabschnitte 28, 29 sind lediglich beispielhaft dargestellt und erläutert, ohne dass hierdurch die Erfindung beschränkt sein soll.

[0040] Für einen ersten Vorschlag ist abweichend zu Fig. 2 der Krümmungsradius 32 in dem Führungskonturabschnitt 28 nicht konstant. Vielmehr verringert sich dieser in Stufen oder stufenlos entlang der Längserstreckungskoordinate 25.

[0041] Möglich ist auch, dass sich zunächst der Krümmungsradius 32 kontinuierlich verringert (beispielsweise lediglich benachbart dem Ende 34), während dieser dann in dem Führungskonturabschnitt 28 konstant bleibt oder sich in Stufen weiter verringert.

[0042] Für sämtliche Ausführungsformen kann dann in dem zweiten Führungskonturabschnitt 29 entsprechend ein konstanter Krümmungsradius 33, ein sich in Stufen verringernder Krümmungsradius 33 oder auch ein sich in einem Teilabschnitt kontinuierlich verringernder und in einem anderen Teilabschnitt konstanter oder in Stufen verändernder Krümmungsradius 33 zum Einsatz kommen.

[0043] Im Folgenden wird eine beispielhafte Möglichkeit für eine Ermittlung eines Verlaufs des Krümmungsradius 32, 33 des Führungsrohrs 21 der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung 20 erläutert, wobei hier eine vereinfachende Berechnung mit vereinfachenden Annahmen erläutert wird und keine Einschränkung der Erfindung auf die derart ermittelten Krümmungsradien erfolgen soll. Für die folgende beispielhafte Berechnung wird die Annahme getroffen, dass der Schlauch oder das (Well-)Rohr 13 dem Verlauf der Führungskontur 27 des Führungsrohrs 21 folgt. Wie auch in Fig. 2 zu erkennen ist, ist dies tatsächlich nicht der Fall, so dass für eine Berechnung mit einer erhöhten Genauigkeit eine Ermittlung des Verlaufs des Schlauchs oder (Well-)Rohrs 13 in dem Führungsrohr 21 und dann eine entsprechende Berechnung der Krümmungsradien für diesen Verlauf erfolgen muss.

[0044] Für die beispielhafte Berechnung wird ein Schlauch oder (Well-) Rohr 13 zugrunde gelegt, der einen Durchmesser D von 0,013 m hat und dessen Federkonstante bei der Beaufschlagung mit einer in Längsrichtung wirkenden Zugkraft c = 5.000 [Zugkraft in N / Dehnung] beträgt. Diese Federkonstante c kann herstellerseitig angegeben sein oder über einen einfachen Zugversuch ermittelt werden.

[0045] In der Tabelle in Fig. 3 ist für unterschiedliche, auf den Schlauch oder das (Well-)Rohr 13 wirkende Zugkräfte F_Zug im Bereich von 0 N bis 330 N die sich aus der Federkonstante c ergebende Dehnung D_Zugkraft des Schlauchs oder (Well-)Rohrs 13

berechnet worden (vgl. erste und zweite Spalte).

[0046] Wird der Schlauch oder das Rohr mit einem Krümmungsradius R gebogen, erfolgt die Beaufschlagung des hinsichtlich der Krümmung außenliegenden Materialbereichs mit einer Dehnung, während der innenliegende Materialbereich komprimiert wird. Die Dehnung D_Biegung infolge der Biegung im radial außenliegenden Bereich kann ermittelt werden über

[0047] In der Tabelle in Fig. 3 ist in der vierten Zeile für die in der zweiten Zeile angegebenen Krümmungsradien R im Bereich von 0,45 m bis 0,175 m jeweils die sich infolge dieser Biegung ergebende Dehnung D_Biegung angegeben.

[0048] Erfolgt im Betrieb in dem infolge der Biegung maximal gedehnten Materialbereich eine Überlagerung der Dehnung infolge der Biegung D_Biegung und der Dehnung infolge der Zugkraft D_Zugkraft, so sind in der Tabelle gemäß Fig. 3 die Dehnung infolge der Zugkraft D_Zugkraft einerseits und die Dehnung für eine reine Biegung D_Biegung zu addieren, woraus sich die angegebenen resultierenden Dehnungen D_resultierend ergeben.

[0049] Soll eine Auslegung des Krümmungsradius R derart erfolgen, dass die sich aus der Überlagerung ergebende resultierende Dehnung D_resultierend immer kleiner als 12 % ist, kommen nur die Krümmungsradien R in Betracht, bei denen in der Tabelle gemäß Fig. 3 die resultierenden Dehnungen D_resultierend in Fettschrift hervorgehoben sind. Hieraus resultiert, dass für eine resultierende Dehnung D_resultierend kleiner 12 %

• für Zugkräfte von 0 N bis 60 N (also bei einer weit von der Rotorachse 7 entfernten Längserstreckungskoordinate 25, bei der vorzugsweise das Führungsrohr 21 parallel zur Rotorachse 7 orientiert ist und somit keine Zentrifugalkraft wirkt) der Krümmungsradius R 0,055 m betragen kann,
• für Zugkräfte von 90 N bis 120 N der Krümmungsradius R 0,065 m betragen kann,
• für eine Zugkraft von 150 N bis 180 N der Krümmungsradius R 0,075 m betragen kann,
• für Zugkräfte von 210 N bis 240 N der Krümmungsradius R 0,085 m betragen kann,
• für eine Zugkraft von 270 N der Krümmungsradius R 0,095 m betragen kann,
• für eine Zugkraft von 300 N der Krümmungsradius R 0,105 m betragen kann,
• für eine Zugkraft von 330 N (die sich beispielsweise an einer Längserstreckungskoordinate 25 des Führungsrohrs 21 in dem Führungskonturabschnitt 8 in dem Endbereich 34 ergibt) der Krümmungsradius R 0,115 m betragen kann.

[0050] (Es kann auch eine entsprechende Berechnung mit kleineren Stufen der Zugkraft oder mit einer kontinuierlichen Veränderung der Zugkraft erfolgen.)

[0051] In der Tabelle gemäß Fig. 4 ist in der ersten Spalte eine Länge entlang der Längserstreckungskoordinate 25 des Führungsrohrs 21 von der Rotorachse 7 im Bereich von 0 m bis 0,21 m angegeben, was der Länge bis zu der Trennlinie 24 entspricht. In der zweiten Spalte ist ein Winkel 43 eines an der Längserstreckungskoordinate 25 angeordneten Längsabschnitts des Verbindungsstrangs 12 gegenüber einer Orientierung radial zu der Rotorachse 7 im Bogenmaß angegeben. Bei der Längserstreckungskoordinate 0,00m, also bei dem Eintritt in das Führungsrohr 21, beträgt der Winkel 43 π/2, während der Winkel 43 an dem Wendeabschnitt 30 Null ist und an dem Endbereich 37 - π/2 beträgt.

[0052] Trifft man die vereinfachende Annahme, dass die beiden Führungskonturabschnitte 28, 29 mit denselben Krümmungsradien R viertelkreisförmig gekrümmt sind, kann für die jeweilige Längserstreckungskoordinate 25 zwischen diesen charakteristischen Winkeln 43 der Winkel 43 über

wobei hier ein konstanter Krümmungsradius R von 0,105 m angenommen worden ist.

[0053] Der Abstand A eines Längsabschnitts an der Längserstreckungskoordinate 25 ergibt sich dann über

wobei der Abstand A in Fig.4 in der dritten Spalte dargestellt ist.

[0054] Wird beispielsweise davon ausgegangen, dass die relative Masse m_r des Verbindungsstrangs 12 pro Länge m_r=0,3705 kg/m beträgt, kann die relative Zentripetalbeschleunigung an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate 25, die sich aus dem Quotienten der absoluten Zentripetalbeschleunigung a_z und der Erdbeschleunigung g ergibt, berechnet werden über

wobei n die Drehzahl der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung 20 ist und für die beispielhafte Berechnung 36,67 U/sec (2200 U/min) beträgt und wobei g = 9,813 m/s² gilt.

[0055] Erfolgt eine Multiplikation der relativen Zentripetalbeschleunigung a_z/g mit der relativen Masse m_r und der Länge ΔL eines Längsabschnitts, wobei ΔL = 0,01 m ist, ergeben sich die Werte, die in Spalte 5 von Fig. 4 angegeben sind. In dieser Spalte ist somit die, bezogen auf die Länge ΔL eines Längsabschnitts auf den Längsabschnitt wirkende Zentrifugalkraft angegeben.

[0056] Soll hieraus die in der letzten Spalte der Tabelle in Fig. 4 angegebene, an einer Längserstreckungskoordinate 25 wirkende Zugkraft berechnet werden, muss (beginnend mit dem radial am Weitesten außenliegenden Längsabschnitt an der Längserstreckungskoordinate 25 von 0,21 m) die jeweils an dem Längsabschnitt 25 wirkende Zentrifugalkraft berechnet werden, die sich aus dem Produkt des zugeordneten Wertes in der fünften Spalte mit g ergibt, und das Ergebnis muss mit dem Kosinus des Winkels 43 gemäß der zweiten Spalte der Tabelle in Fig. 4 multipliziert werden, da nur die Komponente gemäß dem Kosinus des Winkels 43 einen Beitrag zu der in Richtung der Längserstreckungskoordinate 25 wirkenden Zugkraft liefert. Mit dem Übergang zu dem nächsten, radial innenliegend benachbarten Längsabschnitt 25 ist die zuvor ermittelte Zugkraft zu addieren zu der für den veränderten Winkel und die veränderte Längserstreckungskoordinate 25 berechnete Zugkraft für diesen weiteren Längsabschnitt 25. In der letzten Spalte sind in Richtung der Längserstreckungskoordinaten 25 immer mehr Zugkraftkomponenten der einzelnen radial außenliegend angeordneten Längsabschnitte aufsummiert.

[0057] Die in der letzten Spalte von Fig. 4 ermittelte Zugkraft an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate 25 ist auch in Spalte 2 von Fig. 5 eingetragen. In der dritten Spalte ist dann die Dehnung in Folge der Zugkraft D_Zugkraft berechnet worden. Entsprechend Fig. 3 sind dann in den folgenden Spalten die sich ergebenden resultierenden Dehnungen D_resultierend für eine Überlagerung der Dehnung in Folge der Biegung D_Biegung für unterschiedliche Krümmungsradien R und der Dehnung infolge der Zugkraft D_Zugkraft berechnet worden.

[0058] Erfolgt auch hier eine Auslegung derart, dass die resultierende Dehnung D_resultierend kleiner als 12 % bleiben soll, muss der Krümmungsradius R so gewählt, dass sich die in Fig. 5 fett formatierten resultierenden Dehnungen D_resultierend ergeben. Dies bedeutet, dass für

• eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,0 m bis 0,05 m der Krümmungsradius R 0,115 m betragen kann,
• eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,06 m bis 0,09 m der Krümmungsradius R 0,105 m betragen kann,
• eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,10 m bis 0,11 m der Krümmungsradius R 0,095 m betragen kann.
• eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,12 m bis 0,14 m der Krümmungsradius R 0,085 m betragen kann,
  eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,15 m bis 0,16 m der Krümmungsradius R 0,075 m betragen kann,
• eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,17 m bis 0,18 m der Krümmungsradius R 0,065 m betragen und
• eine Längserstreckungskoordinate 25 im Bereich von 0,19 m bis 0,21 m der Krümmungsradius R 0,55 m betragen kann.

[0059] Es kann auch eine Berechnung mit einer feineren Untergliederung der Längserstreckungskoordinaten 25 oder auch eine kontinuierliche Berechnung erfolgen. Eine Vermeidung zu großer Dehnungen kann auch erfolgen, wenn jeweils größere Krümmungsradien als die in der vorstehenden Liste angegebenen Krümmungsradien für die jeweiligen Längserstreckungskoordinaten 25 verwendet werden.

[0060] In Fig. 6 ist in Abhängigkeit von der Koordinate 38 der Längserstreckungskoordinate 25 des Führungsrohrs 21 bzw. des Schlauchs oder (Well-)Rohrs 13 einerseits die sich infolge der Zentrifugalkraft ergebende wirkende Zugkraft 39 (vgl. durchgezogene Linie, die über eine Spline-Approximation der einzelnen ermittelten Zugkräfte ermittelt worden ist) dargestellt. Andererseits ist hier der Krümmungsradius R 40 dargestellt (s. gestrichelte Line, die ebenfalls über eine Spline-Approximation ermittelt worden ist), wenn die resultierende Dehnung D_resultierend maximal 12 % betragen darf.

[0061] Wie zuvor erläutert wurde, sind das Berechnungsverfahren und der Kurvenverlauf gemäß Fig. 6 lediglich exemplarisch dargestellt und hierbei sind vereinfachende und u. U. verfälschende Annahmen getroffen worden. Wie ebenfalls zuvor erwähnt wurde, kann der tatsächlich eingesetzte Krümmungsradius R abweichend zu den Tabellen oder Fig. 6 in Teilabschnitten, insbesondere in dem Führungskonturabschnitt 28 einerseits und dem Führungskonturabschnitt 29 andererseits, konstant sein, sofern der Krümmungsradius R in einem Teilabschnitt benachbart der Rotorachse 7 größer ist als in einem weiter von der Rotorachse 7 beabstandeten Teilabschnitt. Es können auch dem Kurvenverlauf gemäß Fig. 6 stückweise folgende, stufenförmig oder beliebig anders angepasste Verläufe des Krümmungsradius R Einsatz finden.

[0062] In Fig. 7 ist eine stark vereinfachende (beispielsweise die Reibung zwischen dem Verbindungsstrang 12 und dem Schlauch oder Rohr 13 sowie die Abstützung des Schlauchs oder Rohrs 13 radial nach außen vernachlässigende) schematische Darstellung für eine Hilfsüberlegung gezeigt. In diesem Fall wird der Verbindungsstrang 12 (insbesondere der Schlauch oder das Rohr 13 und/oder die Leitungen 14, 15, 16, 17) in gleich große Längsabschnitte 41 unterteilt, die durch den Zusatz "-1", "-2" voneinander unterschieden sind. Diese Längsabschnitte 41, die infolge der gleichen Größen dieselben Massen Δm aufweisen, haben jeweils unterschiedliche Abstände A₁, A₂, ... von der Rotorachse 7, welche in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 42 gekennzeichnet sind und ebenfalls mit dem Zusatz "-1", "-2", ... voneinander unterschieden sind. Auf jeden Längsabschnitt 41 wirkt die Zentrifugalbeschleunigung a_z, für die gilt

wobei A der jeweilige Abstand 42 der Längsabschnitte 41 von der Rotorachse 7 ist und n die Drehzahl der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung 20 in [s^-1] ist. Die auf die Längsabschnitte 41 wirkende Zentrifugalkraft F_z ergibt sich dann über

[0063] Für jeden Längsabschnitt 41 führt die Zentrifugalkraft F_z nur mit einer Kraftkomponente, die von dem Winkel 43 für die jeweilige Längserstreckungskoordinate abhängig ist, zu einer in Richtung der Längserstreckungskoordinate wirkenden Zugkraft.

[0064] Für den ersten Längsabschnitt 41-1, der koaxial zu der Rotorachse 7 angeordnet ist, ergibt sich bei der hier gewählten vereinfachten Betrachtung die Zugkraft F_{Zug, 1}, die auf den Längsabschnitt 41-1 wirkt, aus der Summe der Fliehkräfte, die von dem Längsabschnitt 41-1 gehalten werden müssen, also aus der Summe der in Richtung der Längserstreckungskoordinate 25 wirkenden Kraftkomponenten der Fliehkräfte, die auf die Längsabschnitte 41-2, 41-3, ... wirken. Somit gilt für die Zugkraft F_{Zug, 1}, die auf den Längsabschnitt 41-1 wirkt,

während sich für den nächsten Längsabschnitt 41-2 dann entsprechend die Zugkraft F_{Zug, 2} wie folgt ermitteln lässt:

usw.

[0065] Hierbei beschreibt C einerseits die Umrechnung der auf den Längsabschnitt 41 wirkenden Zentrifugalkraft in die Kraftkomponente, welche in Richtung der Längserstreckungskoordinate 25 wirkt. Des Weiteren kann in C auch ein anderweitiger Korrekturfaktor, beispielsweise infolge der Berücksichtigung der Reibung, berücksichtigt werden. Aus obiger vereinfachender Betrachtung ergibt sich, dass die wirkende Zugkraft F_Zug an dem Längsabschnitt 41-1 am Größten ist und mit zunehmenden Abstand der Längsabschnitte 41 von der Rotorachse 7 die wirkende Zugkraft und damit die Beanspruchung kleiner wird.

[0066] Unter Umständen kann eine exaktere Modellierung der wirkenden Beanspruchungen erfolgen, wobei sich an der qualitativen Aussage, dass durch Erhöhung des Krümmungsradius für Längsabschnitte 41 benachbart der Rotorachse 7 eine Erhöhung der Dauerfestigkeit erreicht werden kann, nichts ändert.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0067] 

1

Durchflusszentrifuge

2

Gehäuse

3

Kessel

4

Wandung

5

Rotorkammer

6

Rotor

7

Rotorachse

8

Behältnis

9

Blutbeutel

10

Rotorkammer-Temperierkreislauf

11

Rotorkammer-Temperierschleife

12

Verbindungsstrang

13

Schlauch, Rohr

14

Temperier-Zuführleitung

15

Temperier-Abführleitung

16

Anschlussleitung

17

Anschlussleitung

18

Endbereich

19

Endbereich

20

Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung

21

Führungsrohr

22

Führungsrohrhälfte

23

Führungsrohrhälfte

24

Trennlinie

25

Längserstreckungskoordinate

26

Innenfläche

27

Führungskontur

28

erster Führungskonturabschnitt

29

zweiter Führungskonturabschnitt

30

Wendeabschnitt

31

Zwischenabschnitt

32

erster Krümmungsradius

33

zweiter Krümmungsradius

34

Endbereich

35

Endbereich

36

Endbereich

37

Endbereich

38

Abstand

39

Zugkraft

40

Krümmungsradius

41

Längsabschnitt

42

Abstand

43

Winkel

Ansprüche

1. Durchflusszentrifuge (1) mit

a) einem Rotor (6) mit einer Zentrifugationskammer, wobei der Rotor (6) mit einer Rotordrehzahl um eine Rotorachse (7) verdreht werden kann, und

b) einem Verbindungsstrang (12) mit einer Anschlussleitung (16; 17), über welche im Betrieb der Durchflusszentrifuge (1) mit rotierendem Rotor (6) der Zentrifugationskammer ein Medium zuführbar ist, und mit einer Anschlussleitung (17; 16), über welche ein Medium von der Zentrifugationskammer abführbar ist,

c) wobei ein Endbereich (18) des Verbindungsstrangs (12) gehäusefest angeordnet ist und der andere Endbereich (19) des Verbindungsstrangs (12) mit dem Rotor (6) verdreht wird und

d) zur Vermeidung einer Verdrillung des Verbindungsstrangs (12) der Verbindungsstrang (12) in einer Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) geführt ist, die mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse (7) verdreht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass

e) die Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) eine Führungskontur (27) aufweist, deren Krümmungsradius (32) für einen ersten Abstand von der Rotorachse (7) größer ist als der Krümmungsradius (33) für einen zweiten Abstand von der Rotorachse (7), wobei der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand.

2. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (27) einen ersten Führungskonturabschnitt (28) und einen zweiten Führungskonturabschnitt (29) aufweist, wobei

a) der erste Führungskonturabschnitt (28) eine Krümmung in eine erste Richtung aufweist und der zweite Führungskonturabschnitt (29) eine Krümmung in eine zweite Richtung aufweist,

b) der erste Führungskonturabschnitt (28) und der zweite Führungskonturabschnitt (29) durch einen vorzugsweise radial zu der Rotorachse (7) orientierten Zwischenabschnitt (31) und/oder Wendeabschnitt (30) miteinander verbunden sind,

c) der erste Führungskonturabschnitt (28) einen kleineren Abstand von der Rotorachse (7) aufweist als der zweite Führungskonturabschnitt (29) und

d) ein Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) größer ist als ein Krümmungsradius (33) in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) und/oder der Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) in Richtung einer Längserstreckungskoordinate (25) und mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse (7) kleiner wird.

3. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstrang (12) ein Wellrohr aufweist.

4. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) und/oder der Krümmungsradius (33) in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse (7) kontinuierlich kleiner wird.

5. Durchflusszentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) und/oder in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) ein Krümmungsradius (32; 33) an unterschiedlichen oder sämtlichen Längserstreckungskoordinaten (25) derart dimensioniert ist, dass eine Beanspruchung des in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) geführten Verbindungsstrangs (12) an den Längserstreckungskoordinaten (25) infolge einer Überlagerung

a) einer Zugbeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinaten (25), die sich infolge der Zentrifugalkraft ergibt, die durch einen Längsabschnitt des Verbindungsstrangs (12), der radial außenliegend von der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25) angeordnet ist, verursacht wird, und

b) einer Umlaufbiegebeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25), die sich infolge der umlaufenden Biegung des Verbindungsstrangs (12) entsprechend dem Krümmungsradius (32; 33) ergibt,

über die Längserstreckung konstant ist oder um lediglich maximal ± 20 %, maximal ± 15 %, maximal ± 10 % oder maximal ± 5 % variiert.

6. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) und/oder in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) ein Krümmungsradius (32; 33) an unterschiedlichen oder sämtlichen Längserstreckungskoordinate (25) derart dimensioniert ist, dass eine Beanspruchung des in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) geführten Verbindungsstrangs (12) an den Längserstreckungskoordinaten (25) infolge einer Überlagerung

a) einer Zugbeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25), die sich infolge der Zentrifugalkraft ergibt, die durch einen Längsabschnitt des Verbindungsstrangs (12), der radial außenliegend von der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25) angeordnet ist, verursacht wird, und

b) einer Umlaufbiegebeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate, die sich infolge der umlaufenden Biegung des Verbindungsstrangs (12) entsprechend dem Krümmungsradius (32; 33) ergibt,

mindestens um einen vorgegebenen Prozentsatz kleiner ist als eine zulässige Beanspruchung des Verbindungsstrangs (12).

7. Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) für eine Durchflusszentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Führungsrohr (21), wobei das Führungsrohr (21) eine Führungskontur (27) aufweist, welche einen ersten Führungskonturabschnitt (28) und einen zweiten Führungskonturabschnitt (29) aufweist, wobei

a) der erste Führungskonturabschnitt (28) eine Krümmung in eine erste Richtung aufweist und der zweite Führungskonturabschnitt (29) eine Krümmung in eine zweite Richtung aufweist,

b) der erste Führungskonturabschnitt (28) und der zweite Führungskonturabschnitt (29) durch einen vorzugsweise radial zu der Rotorachse (7) orientierten Zwischenabschnitt (32) und/oder einen Wendeabschnitt (30) miteinander verbunden sind,

c) der erste Führungskonturabschnitt (28) einen kleineren Abstand von der Rotorachse (7) aufweist als der zweite Führungskonturabschnitt (29) und

d) ein Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) kleiner ist als ein Krümmungsradius (33) in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) und/oder der Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) in Richtung des Endbereiches (35), der dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) zugewandt ist, kleiner wird.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Durchflusszentrifuge (1) mit

a) einem Rotor (6) mit einer Zentrifugationskammer, wobei der Rotor (6) mit einer Rotordrehzahl um eine Rotorachse (7) verdreht werden kann, und

b) einem Verbindungsstrang (12) mit einer Anschlussleitung (16; 17), über welche im Betrieb der Durchflusszentrifuge (1) mit rotierendem Rotor (6) der Zentrifugationskammer ein Medium zuführbar ist, und mit einer Anschlussleitung (17; 16), über welche ein Medium von der Zentrifugationskammer abführbar ist,

c) wobei ein Endbereich (18) des Verbindungsstrangs (12) gehäusefest angeordnet ist und der andere Endbereich (19) des Verbindungsstrangs (12) mit dem Rotor (6) verdreht wird und

d) zur Vermeidung einer Verdrillung des Verbindungsstrangs (12) der Verbindungsstrang (12) in einer Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) geführt ist, die mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse (7) verdreht wird,

e) wobei die Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) eine Führungskontur (27) aufweist, deren Krümmungsradius (32) für einen ersten Abstand von der Rotorachse (7) größer ist als der Krümmungsradius (33) für einen zweiten Abstand von der Rotorachse (7), wobei der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand,

f) die Führungskontur (27) einen ersten Führungskonturabschnitt (28) und einen zweiten Führungskonturabschnitt (29) aufweist,

g) der erste Führungskonturabschnitt (28) eine Krümmung in eine erste Richtung aufweist und der zweite Führungskonturabschnitt (29) eine Krümmung in eine zweite Richtung aufweist,

h) der erste Führungskonturabschnitt (28) und der zweite Führungskonturabschnitt (29) durch einen vorzugsweise radial zu der Rotorachse (7) orientierten Zwischenabschnitt (31) oder Wendeabschnitt (30) miteinander verbunden sind,

i) der erste Führungskonturabschnitt (28) einen kleineren Abstand von der Rotorachse (7) aufweist als der zweite Führungskonturabschnitt (29),
dadurch gekennzeichnet, dass

j) ein Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) größer ist als ein Krümmungsradius (33) in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29), wobei vorzugsweise der Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) in Richtung einer Längserstreckungskoordinate (25) und mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse (7) kleiner wird.

2. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstrang (12) ein Wellrohr aufweist.

3. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) und/oder der Krümmungsradius (33) in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse (7) kontinuierlich kleiner wird.

4. Durchflusszentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) und/oder in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) ein Krümmungsradius (32; 33) an unterschiedlichen oder sämtlichen Längserstreckungskoordinaten (25) derart dimensioniert ist, dass eine Beanspruchung des in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) geführten Verbindungsstrangs (12) an den Längserstreckungskoordinaten (25) infolge einer Überlagerung

a) einer Zugbeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinaten (25), die sich infolge der Zentrifugalkraft ergibt, die durch einen Längsabschnitt des Verbindungsstrangs (12), der radial außenliegend von der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25) angeordnet ist, verursacht wird, und

b) einer Umlaufbiegebeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25), die sich infolge der umlaufenden Biegung des Verbindungsstrangs (12) entsprechend dem Krümmungsradius (32; 33) ergibt,

über die Längserstreckung konstant ist oder um lediglich maximal ± 20 %, maximal ± 15 %, maximal ± 10 % oder maximal ± 5 % variiert.

5. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) und/oder in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) ein Krümmungsradius (32; 33) an unterschiedlichen oder sämtlichen Längserstreckungskoordinate (25) derart dimensioniert ist, dass eine Beanspruchung des in der Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) geführten Verbindungsstrangs (12) an den Längserstreckungskoordinaten (25) infolge einer Überlagerung

a) einer Zugbeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25), die sich infolge der Zentrifugalkraft ergibt, die durch einen Längsabschnitt des Verbindungsstrangs (12), der radial außenliegend von der jeweiligen Längserstreckungskoordinate (25) angeordnet ist, verursacht wird, und

b) einer Umlaufbiegebeanspruchung des Verbindungsstrangs (12) an der jeweiligen Längserstreckungskoordinate, die sich infolge der umlaufenden Biegung des Verbindungsstrangs (12) entsprechend dem Krümmungsradius (32; 33) ergibt,

mindestens um einen vorgegebenen Prozentsatz kleiner ist als eine zulässige Beanspruchung des Verbindungsstrangs (12).

6. Ausgleichsrotor-Führungseinrichtung (20) für eine Durchflusszentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Führungsrohr (21), wobei das Führungsrohr (21) eine Führungskontur (27) aufweist, welche einen ersten Führungskonturabschnitt (28) und einen zweiten Führungskonturabschnitt (29) aufweist, wobei

a) der erste Führungskonturabschnitt (28) eine Krümmung in eine erste Richtung aufweist und der zweite Führungskonturabschnitt (29) eine Krümmung in eine zweite Richtung aufweist,

b) der erste Führungskonturabschnitt (28) und der zweite Führungskonturabschnitt (29) durch einen vorzugsweise radial zu der Rotorachse (7) orientierten Zwischenabschnitt (32) oder einen Wendeabschnitt (30) miteinander verbunden sind,

c) der erste Führungskonturabschnitt (28) einen kleineren Abstand von der Rotorachse (7) aufweist als der zweite Führungskonturabschnitt (29) und

d) ein Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) größer ist als ein Krümmungsradius (33) in dem zweiten Führungskonturabschnitt (29), wobei vorzugsweise der Krümmungsradius (32) in dem ersten Führungskonturabschnitt (28) in Richtung des Endbereiches (35), der dem zweiten Führungskonturabschnitt (29) zugewandt ist, kleiner wird.

Zeichnung