DE2328346A1 - Futter fuer einen zentrifugenrotor - Google Patents

Futter fuer einen zentrifugenrotor

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DE2328346A1
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ring
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chuck body
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    • B04B2005/0464—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation with hollow or massive core in centrifuge bowl

Description

Futter für einen Zentrifugenrotor
Die Erfindung betrifft Zentrifugen und insbesondere ein Futter I mit einem durch .eine Schnappverbindung einsetzbaren Zentrifugen·*· rotor. ί
Beim Zentrifugieren von Flüssigkeiten, beispielsweise Blut, benötigt man ein einfaches Futter, das' den Zentrifugenrotor ausgerichtet hält und mittels dem der Rotor schnell und zuverlässig eingesetzt und wieder herausgenommen werden kann. Bei einer Blutuntersuchung sollte die die Untersuchung durchführende Person soweit wie möglich von technischen Einzelheiten freigehalten werden. Dies wiederum bedeutet, daß man den Zentrifugenrotor so in einem Futter einsetzen können soll, daß man sowohl in axialer wie auch in senkrechter Richtung automatisch eine Ausrichtung erhält und das Einspannen des Rotors im Futter mit einem Minimum an einfachen Bewegungen durchgeführt werden kann.
Der einsetzbare Rotor nach der Erfindung kann eine sich nach oben kegelstumpfförmig verjüngende, glockenförmige Gestalt haben, die nicht dazu geeignet ist, den Rotor von Hand aus einem
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üblichen Futter mit O-Ring herauszuheben. Ein Futter mit
einer mechanischen Auswerfvorrichtung, wie es in der US-PS
3 581 981 beschrieben ist, ergibt einen technisch akzeptablen
Weg zum Abziehen des Napfes vom Futter, jedoch ist diese Art
eines Futters für große Serien oder einige Anwendungsgebiete ; in großem Maßstab zu teuer. ι
ι Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Futter für einen j Zentrifugenrotor so.auszubilden, daß es einfach aufgebaut und ! leicht zu bedienen ist. Insbesondere soll diese Verbindung von j Rotor und Futter für Zentrifugen zum Untersuchen von Blut geeignet sein und nur einfache Handgriffe zum Einsetzen und Herausnehmen des Rotors aus dem Futter erfordern. Ferner soll das ι Futter billig und insbesondere für Rotoren für einmaligen Gebrauch geeignet sein.
Nach der Erfindung weist das Futter einen oberen Klemmring und einen unteren Futterkörper auf, auf dem der Rotor zur automatischen Ausrichtung in axialer und senkrechter Richtung aufliegt'. Der obere Klemmring und der untere Futterkörper sind , so gestaltet, daß sie zwischen sich eine Nut zur Aufnahme eines' elastomeren Halteelementes bilden, wobei sie aus einem Teil j oder aus zwei getrennten Elementen ausgebildet sein können, ! die mittels Schrauben zusammengezogen werden. Im einen Fall | bedarf es beim Einsetzen des Rotors lediglich eines Einschnapr ·. pens, während bei der anderen Ausführungsform zusätzlich die · Schrauben angezogen werden müssen. Die Basis des Rotors ist ι so ausgebildet, daß eine schräg nach oben verlaufende Schulter vorhanden ist, über der das elastomere Halteelement-in der Eingriffs st ellung anliegt. Bei der Ausführungsform, bei der das
Futter aus zwei zusammenziehbaren Elementen gebildet ist, kann j der Rotor, wenn die Schrauben zum Festziehen der Futterelemente! um eine volle Umdrehung gelöst werden, durch eine Schnappbewe- ; gung im Futter eingesetzt werden. Wenn der Rotor eingeschnappt J ist, werden die Schrauben angezogen und die Zentrifuge ist
betriebsbereit. Das Herausnehmen des Rotors ist entsprechend
einfach. Bei der anderen Ausführungsform, bei der das Futter
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teelement eine bestimmte Formgebimg hat.
In Fig. 1 sind das Fütter und das Halteelement im Querschnitt und der Rotor in einem Teilschnitt dargestellt. Abgesehen von der Formgebung der Außenfläche der Basis des Rotors, auf die es bei der Erfindung ankommt, ist der Rotor hinsichtlich des inneren Aufbaus und der Arbeitsweise entsprechend dem in der US-PS 3 145 713 insbesondere in Fig. 6 dargestellten Rotor ausgebildet. Eine nähere Beschreibung des inneren Aufbaus des Rotors ist deshalb nicht erforderlich, es ist lediglich der Verlauf der Strömung am Boden des Rotors angedeutet,
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aus einem einzelnen Teil besteht, wird beim Einsetzen der Rotor normalerweise mit beiden Händen kräftig nach unten gedrückt, j worauf -.er mittels eines einfachen Werkzeugs wieder herausgenommen werden kann.
Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch das Futter und den Rotor bei einer Ausführungsform zeigt, bei der das Futter aus zwei getrennten Elementen besteht.
Fig. 2 ist eine Ansicht des Futters nach Fig. 1 von unten.
Fig. 3 zeigt in einem Querschnitt Einzelheiten der Ausgestaltung des Futters nach Fig. 1, der Basis des Eentri-
fugenrotors, den elastomeren Haltering und eine Schrau- j be zum Festziehen in der Lösestellung. '
Fig. 4 stellt in entsprechender Weise wie Fig. 3 den Rotor und · das Futter in der Betriebsstellung dar.
Fig. 5 zeigt in einem Teilschnitt einen Abschnitt des Futters und des Rotors bei einer Ausführungsform, bei der das Futter aus einem einzelnen Element besteht und das Hai-
Der Rotor 10 wird durch ein elastomeres Halteelement 12 in dem Futter 11 gehalten. Das Futter nach Fig. 1 besteht aus einem oberen Klemmring 13 und einem unteren Futt'erkörper 14, der an einer umlaufenden Spindel 15 befestigt werden kann, beispielsweise einer Spindel mit Temperaturüberwachung, wie sie in der US-PS 3 604 769 beschrieben ist. Zur Verbindung des oberen und unteren Futterelementes sind wenigstens drei Spannelemente 16 vorgesehen, deren Anordnung aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Der Rotor 10, der ein einsetzbarer Rotor für einmaligen Gebraudji sein kann, wird über eine stationäre äußere Verbindung 20 an eine Quelle für die zu zentrifugierende Flüssigkeit (z.B. Blut) mittels einer Einlaßleitung 21 und über eine Auslaßleitung 22 an einen Lagerbehälter für die überlaufende Flüssigkeit (z.B. Blutplasma) angeschlossen. Die stationäre Einlaßleitung 2(j) steht mit einem stationären Zuführungsrohr 23 in Verbindung, das sich in den Rotor hineinerstreckt. Dichtungen, wie sie in den US-PS 3 409 213 und 3 565 330 beschrieben sind, sorgen für die erforderliche verschmutzungsfreie Abdichtung zwischen den stationären Bauteilen und dem umlaufenden Rotor 10. Leitflächen, wie die in Fig. 1 dargestellten Leitflächen 24 und 25, führen den Flüssigkeitsstrom nach außen und bewirken, daß die zentrifugierten Festkörper (z.B. rote Blutkörperchen) sich im Zentrifugenrotor ansammeln.
Das Rotorgehäuse besteht aus einem sich verjüngenden, glockenförmigen Abschnitt 30 und einem unteren Abschnitt 31, der mit dem glockenförmigen Abschnitt so verbunden ist, daß sich mittels einer nicht dargestellten Dichtung ein fluiddichter Raum innerhalb des Gehäuses ergibt. Der untere Abschnitt weist von innen nach außen eine in der Mitte liegende, kreisförmige Richtfläche 32, eine nach oben schräg verlaufende Fläche 33, die den größten Teil des unteren Abschnitts einnimmt, und eine ebene Umfangsflache 34 auf.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist am unteren Teil der Basis <.
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des glockenförmigen Abschnitts auf dem Außenumfang eine abgeschrägte Schulter 35 ausgebildet, deren Neigungswinkel θ annähernd 45°, das heißt 45° + 15° beträgt. Die Schulter 35 ist zwischen einem unteren Wandabschnitt, der aus einer leicht schräg verlaufenden Wandfläche 36 und einer senkrechten Wandfläche 37 besteht, und einem oberen senkrechten Wandabschnitt 38 ausgebildet. Der zwischen der Wandfläche 36 und der senk-' rechten gebildete Winkel φ liegt im Bereich zwischen 15 und 30° Die Höhenabmessung der senkrechten Wandfläche 37f welche dem maximalen Durchmesser der Basis des Rotors entspricht, beträgt normalerweise etwa 0,8 mm (0,03 inch). Obgleich die Wandfläche 36 auch senkrecht verlaufen kann, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform am Rand der Basis eine Art Vorsprung ausgebildet, damit der Napf bzw. Rotor leichter eingesetzt werden kann. Die Bedeutung der Schulter 35 und deren Anordnung wird aus dem folgenden deutlich.
Wie die Fig. 1 zeigt, weist die obere Fläche des Futterkörpers 14 von innen nach außen eine in der Mitte liegende, flache j Bohrung 40 auf, deren Durchmesser dem der in der Mitte liegenden kreisförmigen Richtfläche 32 des Rotors entspricht, eine nach oben schräg verlaufende Fläche 41, die der schrägen Fläche 33 des Rotors entspricht, jedoch in einem Abstand von dieser verläuft, und eine ebene Ringfläche 42, die der ebenen bzw. horizontalen Umfangsflache 34 des Rotors entspricht. Durch die Anlage der ebenen Umfangsflachen 34 und 42 und der in der Mitte liegenden kreisförmigen Richtfläche 32 des Rotors in der flachen Bohrung 40 wird der Rotor in dem Futterkörper automatisch sowohl in senkrechter als auch in axialer Richtung ausgerichtet. Das Futter ist auf der Spindel 15 über einen Ring 43 mittels einer geeigneten Einrichtung befestigt, beispielsweise durch Verwendung eines Klebstoffes in Verbindung mit einem engen zylindrischen Sitz.
Der untere Futterkörper 14 weist auf dem Außenumfang eine ebene bzw. horizontal verlaufende Fläche 44 auf, die etwas tiefer liegt als die ebene Ringfläche 42, wie die Fig. 3 und 4
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deutlicher zeigen. Diese beiden ebenen Ringflächen 42 und 44 sind durch einen sich nach oben erstreckenden Ring 45 verbunden, dessen obere Fläche 46 eine Seite einer Nut 47 bildet, die zur Aufnahme eines elastomeren Halteelementes in der Form eines O-Ringes 12 dient. Die Innenfläche 48 des Rings 45 hat einen Durchmesser, der zwischen der senkrechten Wandfläche 37 des unteren Wandabschnitts der Rotorbasis ein Spiel von vorzugsweise etwa 0,25 mm (0,010 inch) ergibt. Dieses Spiel kann zwischen etwa 0,2 und 0,4 mm (0,008 und 0,015 inch) betragen.
Der untere Rand der Schulter 35 an der Rotorbasis liegt vor-
zugsweise zwischen etwa 2,5 und 5,0 mm (0,1 und 0,2 inch) \ über dem senkrechten Anschlag, das heißt der Ringfläche 42, ' für einen Rotor, dessen Durchmesser zwischen etwa 100 und 140 mm (4,0 und 5,5 inch) liegt, gemessen an der senkrechten Wand- j fläche 37 des unteren Abschnitts der Rotorbasis. Das Verhältnis! der Randhöhe der Rotorbasis, gemessen zwischen dem unteren , Rand der Schulter 35 und dem senkrechten Anschlag, zum Außen- i durchmesser der Rotorbasis kann somit zwischen etwa 2,5/140 und 5,0/100 oder zwischen etwa 0,02 und 0,05 liegen. Ein ι anderes Verhältnis, das zur Bestimmung der Formgebung der Rotorbasis und der Eingriffseinrichtung verwendet werden kann, ist das Verhältnis der Randhöhe der Rotorbasis (Abstand zwischeii der Fläche 42 und dem unteren Rand der Wandfläche 37) zur ι Randhöhe der Schulter (Abstand zwischen der Fläche 42 und I dem unteren Rand'der Schulter 35). Dieses Verhältnis sollte zwischen etwa 0,2 und 0,6 liegen.
Der oben liegende Klemmring 13 des Futters weist, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, eine Innenfläche auf, die so bearbeitet ist, daß ein unterer senkrechter Wandabschnitt 51 und ein oberer senkrechter Wandabschnitt 52 mit kleinerem Durchmesser vorhanden ist. Diese Wandabschnitte stehen über eine Schulter 53 miteinander in Verbindung. Der untere senkrechte Wandabscbnitt 51 fluchtet mit der Außenfläche des Rings 45, so daß er an diesem anliegen kann. Der obere Teil des Wandabschnittg
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51 und die Schulter 53 bilden die zwei anderen Seiten der Nut 47 für das Halteelement, deren Breite zur Änderung der Querschnittsform des O-Ringes eingestellt werden kann, damit dieser den Rotor hält oder freigibt, wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. ;= ·
Die Elemente 16 zum Verspannen des Futters bestehen zweckmäßigerweise aus Schrauben 55, die mit einem Innengewinde versehen sind, in das der Gewindeschaft einer Schraube 56 mit Halbrundkopf eingeschraubt werden kann.
Zum Einsetzen des Rotors in das Futter werden die Spannelemente durch Verdrehen der Klemmschrauben 55 um etwa eine Umdrehung gelöst, damit der Klemmring und der Futterkörper die in Fig. 3 dargestellte Stellung einnehmen. Der Rotor wird von Hand am oberen Teil erfaßt und dann kräftig nach unten in das Futter eingedrückt, so daß er die in Fig. 3 dargestellte Stellung einnimmt. Worauf es dabei ankommt, ist das Einsetzen der Schul- J ter 35 unter einen schmalen Abschnitt des O-Ringes 12. Die j Ausrichtung des Rotors im Futter erfolgt automatisch. Hierauf werden die Spannelemente durch Verdrehen der Schrauben 55 um etwa eine volle Umdrehung angezogen. Wie die Fig. 4 zeigt, wird durch das Andrücken des Klemmrings 13 der O-Ring so verformt, daß er mit der Schulter 35 am Rotor in Eingriff tritt und dicht an dieser anliegt. Der Rotor wird damit fest im Futter gehalten wenn dieses umläuft. Nach dem Zentrifugieren wird der Klemmring durch Lösen der Schrauben 55 angehoben und der Rotor herausgenommen, indem man ihn etwas kippt.
Die Fig. 5 erläutert in einem Teilschnitt eine zweite Ausführungsform des Futters und des Halteelementes, wobei der untere Futterkörper und der obere Ring aus einem Stück bestehen so daß Spannelemente wie die Klemmschrauben 55 und die Schrauben 56 bei der Ausführungsform nach den Fig. .3 und 4 entfallen. In Fig.. 5 sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 3 und 4 versehen.'
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Das Futter 11 nach Fig. 5 besteht aus einem einzelnen Metallstück 60, das den unteren Futterkörper 61 und den darüber angeordneten Futterring 62 bildet. Es ist natürlich auch möglich, diese Elemente als getrennte Bauteile auszubilden und sie durch eine geeignete Einrichtung wie beispielsweise Schrauben aneinander zu befestigen.. Jedoch wird dies normalerweise nicht die bevorzugte Ausgestaltung sein. Die Nut 63» in der der elastomere Haltering 64 gehalten wird, wird durch maschinelle Bearbeitung auf der Innenfläche 65 des Futterrings 62 ausgebildet. Das Halteelement 64 ist ein elastomerer Ringkörper, der so ausgebildet bzw. zugeschnitten ist, daß er in der Nut 63 eingesetzt werden kann und an der unteren senkrechten Wandfläche 37 und der Schulter 35 des unteren Rotorabschnitts dicht anliegt. Die Querschnittsform des Halteelementes 64 ist bei diesem Ausführungsbeispiel rechteckig mit einem dreieckigen Ansatz 66, der mit dem.innenliegenden oberen Abschnitt aus einem Stück besteht, wobei die unten vorstehende Fläche 67 des Dreiecks so ausgebildet ist, daß sie an der Schulter 35 der Rotorbasis dicht bzw. fest anliegt.
Ein Vergleich mit dem Haltering 12 nach den Fig. 3 und 4 zeigt, daß dieses in bestimmter Weise ausgestaltete Halteelement 64 nach Fig. 5 dem gleichen Zweck dient und in der gleichen Weise wirkt wie der Haltering 12. Die Ausführungsform nach Fig. 5 hat den Vorteil, daß die Bedienungsperson den Rotor einsetzen und herausnehmen kann, ohne daß Schrauben gelöst und angezogen werden müssen. Das Einsetzen des Rotors erfolgt dadurch, daß. er senkrecht nach unten kräftig in die in Fig. 5 dargestellte Einspannstellung eingedrückt wird. Zum Herausnehmen des Rotors wird ein Werkzeug" 70 verwendet, das ein mit Kautschuk überzogener Hebel 71 sein kann, an dem ein Griff 72 befestigt ist. Mit dem Hebel 71 wird auf das Zentrifugengehäuse 30 gedrückt, wobei die Innenwand des Schutzgehäuses 73, das um die Zentrifuge angeordnet ist, als Widerlager für den Hebel 71 dient. Durch eine leichte Kippbewegung des Griffes 72 wird ein Abschnitt der Schulter 35 herausgedrückt und von der entsprechenden Eingriffsfläche des Halteelementes 64 freigegeben. Dies
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reicht aus, um den gesamten Rotor aus dem Futter herausnehmen zu können.
Das Einsetzen des Rotors ist damit sehr einfach und erfordert nur minimales Geschick der Bedienungsperson. Nachdem der Rotor in die Einspannstellung eingeschnappt ist, in der er durch das elastomere Halteelement im Futter gehalten wird, kann er durch ein geringfügiges Kippen von Hand ohne weiteres wieder heraus genommen werden, wobei nur geringfügig am Oberteil des Rotors in horizontaler Richtung gedrückt zu werden braucht. Das Futter ist im Aufbau einfach und billig herzustellen.
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    Zentrifuge mit einem Rotor, der in einem auf einer drehbar gelagerten Spindel angeordneten Futter gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) in das Futter (11) durch eine Schnappverbindung einsetzbar ist,
    a) wobei das Futter mit einem unteren Futterkörper (14), dessen obere Fläche von innen nach außen eine in der Mitte liegende flache Bohrung (40), eine schräg nach oben verlaufende Fläche (41), eine ebene Ringfläche (42) und einen sich nach oben erstreckenden Ring (45) mit einer im wesentlichen ebenen, kreisförmigen oberen Fläche (46) aufweist, und
    b) mit einem oberen Futterring (13) versehen ist, dessen Innenfläche mit der kreisförmigen oberen Fläche (46) des Ringes (45) am unteren Futterkörper eine Nut (47) bildet,
    c) in der ein elastomeres Halteelement (12) angeordnet ist, und
    d) wobei der Rotor (10) mit einem unteren Teil (31 )t dessen Außenfläche von innen nach außen, eine in der Mitte angeordnete, kreisförmige Richtfläche (32) zur Anlage an der Wand der flachen Bohrung (40) in der Mitte des Futters, eine schräg nach oben verlaufende Fläche (33)» deren Bereich im wesentlichen dem der schrägen Fläche (41) am unteren Futterkörper (14) entspricht und die in einem Abstand von dieser verläuft, und auf dem Umfang eine ebene Ringfläche (34) zur Anlage an der Ringfläche (42) des unteren Futterkörpers aufweist, und
    e) mit einem Rotorgehäuse (30) versehen ist, das mit diesem unteren Teil (31) verbunden ist und eine Rotorbasis bildet, die von unten nach oben einen schräg nach außen verlaufenden Abschnitt (36), einen unteren senkrechten
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    Eingriffsabschnitt (37), der dem maximalen Durchmesser des Rotors entspricht und gegenüber der Innenwand des sich nach oben erstreckenden Rings (45) am unteren Futterkörper (14) gerade frei liegt, eine nach innen schräg verlaufende Eingriffsschulter (35) und einen oberen senkrechten Abschnitt (38) aufweist, wobei" der untere senkrechte Eingriffsabschnitt (37) und die Eingriffsschulter (35) beim Betrieb des Rotors eine Verriegelung mit dem Halteelement (12) bilden.
  2. 2.'Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (0) zwischen dem nach außen schräg verlaufenden Abschnitt (36) der Rotorbasis und der Innenwand (48) des
    sich nach oben erstreckenden Rings (45) am unteren Futter- ; körper (14) zwischen etwa 15 und 30° beträgt. j
  3. 3· Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß : das Spiel zwischen dem unteren senkrechten Eingriffsabschnitt (37) der Rotorbasis und der Innenwand (48) des sich nach oben erstreckenden Rings (45) am unteren Futterkörper etwa 0,2 bis 0,4 mm (0,008 bis 0,015 inch) beträgt.
  4. 4. Zentrifuge nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhenabmessung der Rotorbasis, gemessen von der ebenen Ringfläche (42) des unteren Futterkörpers (14) bis zum unteren Rand der Schulter (35), zum Außendurchmesser des unteren senkrechten Eingriffsabschnitts (37) der Rotorbasis zwischen etwa 0,02 und 0,05 liegt.
  5. 5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhenabmessung der Rotorbasis, gemessen von der ebenen Ringfläche (42) am unteren Futterkörper (14) bis zum unteren Rand des unteren senkrechten Eingriffsabschnitts (37), zu der Höhenabmessung der Schulter (35), gemessen von der ebenen Ringfläche (42) bis zum unteren Rand der Schulter, zwischen etwa 0,2 und 0,6 liegt.
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  6. 6. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Futterkörper (14) von dem oberen Futterring (13) getrennt ist und eine ebene Umfangsflache (44) aufweist, die den Ring (45) umgibt und tiefer liegt als die ebene Ringfläche (42), wobei die Innenfläche des oberen Futterrings (13) durch eine untere senkrechte Wandfläche (51) und eine obere senkrechte Wandfläche (52) gebildet ist, die über eine Schulter (53) miteinander verbunden sind, wobei ein Abschnitt dieser unteren senkrechten Wandfläche an der Außenfläche des Rings (45) anliegt und mit der Schulter (53) die Nut (47) bildet, und daß eine Einrichtung (16) zum Verspannen des oberen Futterrings (13) mit dem unteren Futterkörper (14) vorgesehen ist.
  7. 7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Futterkörper (61) und der obere Futterring (62) aus einem einzelnen Teil bestehen und das Halteelement (64) eine allgemein rechteckige Querschnittsform mit einem nach innen vorstehenden, dreieckigen Ansatz (66) versehen ist, der am oberen Teil des Halteelementes ausgebildet ist und mit diesem aus einem Stück besteht, wobei die untere Fläche (67) dieses Ansatzes (66) für einen festen Sitz an der schrägen Schulter (35) der Rotorbasis ausgebildet ist.
  8. 8. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel dieser schrägen Schulter (35) an der Basis de.s Rotorgehäuses (30) etwa 45° beträgt.
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DE2328346A 1972-07-31 1973-06-04 Zentrifuge Expired DE2328346C2 (de)

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