DE2840948A1

DE2840948A1 - Kuehlung fuer eine zentrifuge

Info

Publication number: DE2840948A1
Application number: DE19782840948
Authority: DE
Inventors: Tokihito Kubota
Original assignee: KUBOTA MED APPLIANCE SUPPLY
Current assignee: KUBOTA MED APPLIANCE SUPPLY
Priority date: 1977-09-24
Filing date: 1978-09-20
Publication date: 1979-03-29
Also published as: JPS5453772U; US4193536A; DE2840948C2

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH - BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2840948

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KABUSHIKI KAISHA KUBOTA SEISAKUSHO

25-23, 3-chome, Higashi-ikebukuro, Toshima-ku, Tokyo, Japan

Kühlung für eine Zentrifuge

Beschreibung:

Diese Erfindung betrifft eine Zentrifuge, in der ein eine Probe haltender Rotor mit hoher Geschwindigkeit umläuft, um eine Trennung, Sedimentierung, Konzentrierung oder dgl. der Probe durchzuführen; insbesondere betrifft die Erfindung eine Kühlung für eine solche Zentrifuge, um einen Temperaturanstieg der Zentrifuge zu verhindern.

Bei einer Zentrifuge, deren die Probe haltener Rotor mit hoher Geschwindigkeit umläuft, erzeugt der Rotor gewöhnlich wegen

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. ßrehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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der Luftreibung Wärme; durch diese Wärme kann die Probe leicht beeinträchtigt oder zerstört werden. Um dies zu vermeiden, wird der Rotor gekühlt.

Das einfachste, bekannte Kühlverfahren besteht darin, eine solche Kühlung vorzusehen, bei welcher durch die Rotation des Rotors in einem Rotorgehäuse Luft herausgeblasen und durch Austrittsöffnungen herausgetrieben wird, um den Atmosphären-druck innerhalb»des Rotorgehäuses abzusenken. Gleichzeitig wird Luft von außerhalb durch eine Einlaßöffnung im Deckel des Rotorgehäuses nahe am Ort des geringsten Druckes im Rotorgehäuse, das ist der Rotationsmittelpunkt des Rotors, angesaugt; diese in das Rotorgehäuse eingesaugte Luft wird auf ähnliche Weise durch die Drehung des Rotors aus dem Rotorgehäuse herausgedrückt und herausgeblasen. Durch eine solche Ventilation des Rotorgehäuses wird ein Temperaturanstieg des Rotors verhindert, und der Rotor bei der Temperatur der Umgebung gehalten, in der sich die Zentrifuge befindet.

Diese Kühlung bzw. Kühleinrichtung führt zu einer Kühlung des Rotorgehäuses durch automatisches Ansaugen von Luft von außerhalb und anschließendes Heraustreiben der Luft nach außen, ohne daß eine zwangsweise Luftversorgung erforderlich ist; deshalb ist diese Kühlung sehr zweckmäßig. Sofern jedoch ein Motor zum Antrieb des Rotors mit einer merklich hohen Geschwindigkeit umläuft, wird von dem Motor selbst Wärme erzeugt, und diese Wärme heizt den Rotor auf, was sehr wahrscheinlich zu einem Temperatur-

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anstieg der Probe führt.

Im Hinblick darauf ist vorgeschlagen worden, am Motor einen Ventilator anzubringen und diesen mit der Rotation des Motors anzutreiben, um Luft zur Kühlung des Motors anzusaugen. In diesem Falle macht die zusätzliche Anordnung des Ventilators die bauliche Ausgestaltung des Motors notwendigerweise größer und sperrig; da der Ventilator einen hohen Luftwiderstand aufweist, muß der Motor selbst größer ausgelegt werden, um den entsprechenden Energieverlust auszugleichen, darüberhinaus treten bei diesem Vorschlag Schwierigkeiten mit der Geräuschentwicklung des Ventilators auf.

Weiterhin ist es möglich, die /-uslaßöffnungen zu vergrößern, um Luft in großer Menge in das Rotorgehäuse hinein und aus diesem herauszuführen, um eine verstärkte Kühlwirkung zu erzielen. In diesem Falle nimmt jedoch der Luftwiderstand des Rotors gegenüber der Luftströmung merklich zu, was wiederum zu dem Nachteil führt, daß die Leistung des verwendeten Motors entsprechend gesteigert werden muß.

Im Hinblick darauf besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kühlung (Kühleinrichtung) von einfacher Bauart für Zentrifugen bereitzustellen, welche nicht nur den Rotor mit Gas kühlt, sondern auch den Motor mit dem zur Kühlung des Rotors verwendeten Gas kühlt.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Küh-

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lung für Zentrifugen bereitzustellen, die gewährleistet, daß die Luft automatisch in das Rotorgehäuse eingesaugt wird, und nach dem Austreten daraus in den Motor strömt, um diesen zu kühlen.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlung für Zentrifugen bereitzustellen, welche eine Kühlung des Motors erlaubt, ohne am Motor einen Ventilator anzubringen, und welche als Ganzes gesehen eine geringe Größe aufweist, und wenig Lärm.erzeugt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist eine Kühlung für eine Zentrifuge mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer solchen Zentrifuge ist ein Rotor innerhalb eines Innengehäuses angeordnet, das sich seinerseits innerhalb eines Außengehäuses der Zentrifuge befindet. Zum Antrieb des Rotors ist ein Motor vorgesehen, der sich innerhalb des Außengehäuses, außerhalb des Innengehäuses befindet. Durch die Rotation des Rotors wird Gas herausgeblasen und tritt aus dem Innengehäuse durch Austrittsöffnungen aus; zur gleichen Zeit wird Gas durch eine Einlaßöffnung im Deckel des Rotors in das Innengehäuse eingesaugt. Das in das Innengehäuse eingesaugte Gas strömt im Anschluß an den Rotor zu den Austrittsöffnungen, wodurch der Rotor gekühlt wird. Bei einer Zentrifuge mit einer solchen

Kühlung ist nun erfindungsgemäß eine Führung rund um das Innen-

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gehäuse vorgesehen, mittels welcher das aus den Austrittsöffnungen des Innengehäuses ausgetretene Gas zu einem Ende des Motors geführt wird. Das auf diese Weise geführte Gas strömt in den Motor durch eine öffnung ein, die an einem Ende der Motorumhüllung ausgebildet ist. Weiterhin tritt das Gas aus dem Motor durch eine weitere Öffnung aus, die am anderen Ende der Motorumhüllung ausgespart ist. -Auf diese Weise wird ein Gasdurchgang durch den Motor gewährleistet. Das aus dem Gasdurchgang ausgetretene Gas wird anschließend aus dem Außengehäuse ausgetrieben. In-dem in einen Motor dieser Bauart Gas eingeführt wird, wird der Motor gekühlt.

Darüberhinaus ist ein solcher Gasdurchgang vorgesehen, daß das von der Führung geleitete Gas auch längs der Außenseite des Motors strömt, um die Motorkühlung noch weiter zu verstärken. Das durch den Motor hindurchgetretene Gas wird aus dem Außengehäuse herausgeführt, und in diesem Falle wird der Durchlaß zu einer Auslaßöffnung aus dem /ußengehäuse so lange gemacht, daß eine verstärkte Schalldämpfung auftritt, wodurch gewährleistet wird, daß keinerlei Lärm mit dem aus dem Außengehäuse herausgeführten Gas auftritt.

Zwischen der Führung und der Motorumhüllung kann eine ringförmige, biegsame Platte an der Seite des Innengehäuses angeordnet sein, wobei entweder die Innenabschnitte oder die Außenabschnitte der biegsamen Platte an der Motorumhüllung oder an der Führung befestigt sind, und der andere Abschnitt an der Führung (Führungsteil) oder an der Motorumhüllung anliegt und

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von dem Gasdruck angedrückt wird, so daß eine gasdichte Verbindung zwischen der Führung und der Motorumhüllung gewährleistet ist.

Der Rotor kann ein sog. Schwingrotor oder ein Winkelrotor sein, oder ein Rotor, wie er für eine Mkro-Blutzentrifuge verwendet wird. Das genannte Gas muß nicht notwendigerweise Luft sein, sondern kann auch ein anderes Gas sein. Insbesondere in jenem Falle, wo eine Kühleinrichtung außerhalb des Außengehäuses vorgesehen ist, um das ausgetretene Gas zu kühlen, bevor dieses wieder durch die Einlaßöffnung in das·Innengehäuse eingeführt wird, kann leicht ein anderes Gas als Luft verwendet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Außenansicht einer beispielhaften Zentrifuge mit angehobenem Deckel;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlung für eine Zentrifuge mit einem Schwingrotor;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Führung;

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Fig. 4 eine Schnittdarsteilung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlung;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlung für eine Zentrifuge mit einem Winkelrotor;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlung für eine Zentrifuge mit einem Rotor, wie er für eine Blutzentrifuge vorgesehen ist; und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlung in Verbindung mit einer Kühleinrichtung.

Mit Fig. 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit angehobenem Deckel dargestellt. Diese weist am Außengehäuse eine Deckplatte 12 mit einer großen öffnung auf, durch welche ein Innengehäuse 13 in das Außengehäuse 11 eingesetzt wird, wobei ein endständiger Flansch des Innengehäuses 13 an dem Rand der kreisförmigen öffnung anliegt. Ein Deckel 14 zur Abdeckung des Innengehäuses 13 ist an der Hinterkante der Deckplatte 12 drehbar um ein Gelenk 15 angebracht.

An der Vorderseite des Außengehäuses 11 befindet sich eine Schalttafel 16; in der Mitte dieser Schalttafel ist eine Geschwindigkeitsanzeige 17 angebracht; ferner ist eine Regu-

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lierung 18 für die Umdrehungsgeschwindigkeit und ein Zeitgeber 19» um die Rotationsdauer einzustellen, beidseitig zu der Geßchwindigkeitsanzeige 17 angebracht. Schließlich befindet sich an der Schalttafel 16 noch ein Schalter 20, um die Stromzufuhr an- und abzuschalten.

Bei dieser Zentrifuge befindet sich ein Rotor 21 innerhalb des Innengehäuses 13, wie das mit Fig. 2 dargestellt ist. Bei dieser beispielhaften Ausfuhrungsform ist ein sog. Schwingrotor vorgesehen; an dessen rotierender Welle sind in gleichen Abständen zueinander, vier, sechs, acht oder mehr Arme 22 angebracht. Jeder Arm 22 trägt an seinem Außenende einen Haltering 23, in den wiederum ein Gefäß 24 eingesetzt ist und darin hängt. In der Zeichnung ist der Rotor 21 in rotierendem Zustand dargestellt, wobei die ν ca den Halteringen 23 gehaltenen Gefäße wegen der von der Rotation des Rotors ausgehenden Zentrifugalkraft in ihrer horizontalen Stellung geschleudert werden. Sofern der Rotor 21 stillsteht, hängen die Gefäße 24 nach unten, wie das mit den gestrichelten Linien dargestellt ist; in diesem * Falle sind die Halteringe 23 im wesentlichen horizontal angeordnet, so daß deren Mittelachse im wesentlichen vertikal verläuft, Das Innengehäuse 13 weist eine solche Form auf, daß dessen Innenfläche in einem geringen Abstand dazu an die Ebene der Umlaufbahn des Bodens jedes Gefäßes 24 angepaßt ist, so daß das Gefäß 24 während der Rotation nicht an dem Innengehäuse 11 anschlägt, auch wenn das Gefäß aus seiner vertikalen Stellung in seine horizontale Stellung bei Beginn der Rotation sowie aus seiner horizontalen Stellung in seine vertikale Stellung bei

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Ende der Rotation gebracht wird. Das Innengehäuse 13 ist in die ringförmige öffnung 25 eingesetzt, die ihrerseits nahezu die Fläche der Deckplatte 12 des Außengehäuses 11 ausfüllt.

Bei dem beschriebenen Beispiel ist das äußere oder obere Ende des Innengehäuses 13 nach außen umgebogen, um den Flansch 26 zu bilden; dieser Flansch 26 ist mit einem Befestigungsring 27 aus elastischem Material bedeckt. Der Befestigungsring 27 erstreckt sich nach unten zu der äußeren Umfangsfläche des Innengehäuses 13; die endständige Kante des abstehenden Abschnittes des Befestxgungsringes 27 ist verdickt ausgebildet, um einen ringförmigen Vorsprung 27a zu bilden. Das Innengehäuse 13 wird in die ringförmige Öffnung 25 der Deckplatte 12 unter elastischer Verformung des Befestigungsringes 27j insbesondere dessen Vorsprung, eingesetzt; das Innengehäuse 13 wird in dem Außengehäuse 11 relativ stabil durch die elastische Halterung der inneren endständigen Kanten an der ringförmigen öffnung 25 zwischen dem Flansch 26 und dem Vorsprung 27a des Befestigungsringes 27 gehalten. Sofern es die Umstände erfordern, kann das Innengehäuse 13 aus dem Außengehäuse 11 herausgenommen werden, indem der Befestigungsring 27 bis zu seiner elastischen Verformung gedruckt wird. Das Innengehäuse 13 besteht beispielsweise aus Aluminium.

In dem Raum zwischen dem Boden des Innengehäuses 13 und einer Bodenplatte 28 des Außengehäuses 11 ist ein Motor 29 untergebracht. Der Motor 29 ist in der Weise angeordnet, daß sich

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seine rotierende Welle 31 in vertikaler Richtung erstreckt. Das obere Ende der drehenden Welle 31 erstreckt sich bis in das Innengehäuse 13; und der Rotor 21 ist gewöhnlich abnehmbar an der rotierenden Welle 31 angebracht. Der Motor 29 ist am Außengehäuse 11 mittels der nachfolgend angegebene^Schwingungen isolierenden Konstruktion befestigt. Einstückig mit einer Umhüllung 32 des Motors 29 ist eine Befestigungsplatte 33 Parallel zur Bodenplatte 28 des Außengehäuses 11 an der Seite des Innengehäuses 13 ausgebildet. Zwischen der Halteplatte 33 und der Bodenplatte 28 sind Schwingungs-dämpfende Halterungen 34- angeordnet, wodurch der Motor 29 in der Weise gehalten ist, daß die Übertragung von Schwingungen auf das Außengehäuse 11 minimal ist. Es sind wenigstens drei Halterungen 34 (bei der .Ausführungsform nach lig. 2 sind vier Halterungen) vorgesehen und in gleichen Abständen rund um die Rotorwelle 31 angeordnet. Die Halterungen 34 können von der in der US-Patentschrift 4 O?9 S82 beschriebenen Art sein, mit einem beidseitig rund um eine Feder 35 gewickelten biegsamen Band 36· Um die Übertragung von Schwingungen auf das Außengehäuse 11 zu verhindern, sind an der Bodenplatte 28 des Außengehäuses 11 Gummifüße 47 angebracht.

An der Motorumhüllung 32 ist die rotierende Welle 31 des Motors 29 an einem Ende (bei der Darstellung nach Pig. 2 am unteren Ende) von dnem Lager 37 und am anderen Ende von einem Lager 38 gehalten. Der Rotor 39 des Motors 29 ist an der rotierenden Welle 31 befestigt; weiterhin ist ein Stator 41 an der Innenseite der Umhüllung 32 befestigt und umgibt den Rotor 39· Die Bodenplatte des Innengehäuses 13 weist eine Zentralöffnung 4-2

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auf, durch welche derjenige Teil<fer Motorumhüllung 32, welcher das Lager 38 bedeckt, bis in das Innengehäuse 13 hineinragt. Die Lücke zwischen dem Außenumfang des Lagers 38 und der Innenkante der öffnung 42 ist von einer biegsamen Abdichtung 43 verschlossen, beispielsweise von einer Gummidichtung.

An der Innenseite der Schalttafel 16 ist an der dem Knopf 18 entsprechenden Stelle ein Autotransformator 44 mit verschiebbarem Abgriff angebracht, um die Drehgeschwindigkeit des Motors 29 zu steuern. Durch Steuerung.des Autotransformators 44 kann die Drehgeschwindigkeit des Motors 29 geregelt werden.

Bei einer Rotation des Rotors 21 wirken die von dem Rotor 21 gehaltenen Gefäße 24 als Ventilatorschaufeln, um die Luft aus dem Innengehäuse 13 durch eine Anzahl von Luftauslaßöffnungen in der Innenwand des Innengehäuses herauszublasen und auszutreiben. Als Folge davon fällt der Druck in dem Innengehäuse 13 ab, insbesondere in der Nähe der Rotationsachse des Rotors 21. Ein Lufteinlaß 46 ist in dem Deckel 14 des Innengehäuses 13 nahe der Stelle der Rotationsachse des Rotors 21 ausgespart. Sobald der Druck im Innengehäuse 13 abfällt, wird Luft von außerhalb durch den Lufteinlaß 46 angesaugt. In diesem Falle kommt es zu einer elastischen Berührung des Deckels 14 mit dem am Plansch 26 des Innengehäuses 13 angebrachten Befestigungsringes 27, wodurch der Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung luftdicht abgedichtet wird, so daß die Luft lediglich durch den Lufteinlaß 46 in das Innengehäuse 13 gelangen kann.

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Me Luftauslaßöffnungen 45 können elliptisch geformte Bohrungen sein, die sich in Richtung der Rotation des Rotors 21 erstrekken, wie das mit Fig. 2 dargestellt ist; oder es können einfach runde Bohrungen sein. Die runden Bohrungen lassen sich leichter ausbilden als elliptische Bohrungen, die letzteren führen jedoch zu einer geringeren Geräuschentwicklting als die ersteren. Die Lufteinlaßöffnung ist gegenüber der verlängerten Rotationsachse des Rotors 21 geringfügig versetzt, wie das dargestellt ist, um die Geräuschentwicklung zu verringern. Weiberhin ist es im Hinblick auf eine möglichst geringe Geräuschentwicklung zweckmäßig, den Durchmesser der Lufteinlaßöffnung 46 in Richtung auf die Innenseite des Deckels 14 zu (wie dargestellt) zu erweitern, anstelle den Durchmesser dieser öffnung beim gesamten Durchgang durch die Stärke des Deckels 14 unverändert zu lassen.

Im Rahmen dieser Erfindung ist nun eine Führung 51 rund um das Innengehäuse 13 vorgesehen, um die aus dem Innengehäuse ausgetriebene Luft einem Ende des Motors 29 zuzuleiten. Wie mit den Pig. 2 und 3 dargestellt, besteht die Führung 51 aus einem flachen plattenförmigen Abschnitt 52, der von der Seitenplatte des Außengehäuses 11 relativ nahe bei der Bodenplatte des Innengehäuses 13 nach innen absteht, und aus einem nach oben wegstehenden Abschnitt 54» der sich bis zu der Deckplatte 12 zwischen der Vorderplatte 53 des Außengehäuses 11 und dem Innengehäuse 13 erstreckt. Der flache plattenförmige Abschnitt 52, der nach oben wegstehendeAbschnitt 5^ und die Seitenplatte des Außengehäuses 11 bilden die Führung 51* welche das Innengehäuse 13 umgibt. Der flache plattenförmige Abschnitt 52 und der nach

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oben wegstehende Abschnitt 5^· sind entsprechend geformt, beispielsweise durch Pressen an einer Eisenplatte, und können etwa am Außengehäuse 11 durch Schweißen angebracht sein.

Das aus dem Innengehäuse 13 abgegebene Gas wird von der Führung 51 einer Seite des Hotors 29 zugeführt, d.h., der Seite am oberen Ende des Motors. Innerhalb einer in dem flachen plattenförmigen Abschnitt 52 ausgesparten öffnung 57 ist eine Halteplatte 33 der Motorumhüllung 32 untergebracht. In der Motorumhüllung 32 sind im Bereich der Verbindung zwischen dem Lager 38 und der Halteplatte 33 die öffnungen 55 ausgespart, so daß das von der Führung 51 geleitete Gas in die Motorumhüllung strömt. Die Motorumhüllung 32 und die Führung 51 sind in der Weise miteinander verbunden, daß zwischen ihnen eine gasdichte Verbindung besteht, wobei Schwingungen des Motors 29 nicht an die Führung 51 weitergeleitet werden. Zu diesem Zweck ist eine ringförmige, biegsame Platte 56 vorgesehen, beispielsweise eine Gummiplatte an der Seite der Führung 51 in dem vorliegenden Beispiel, wobei der Rand der biegsamen Platte 56 am Rand der öffnung 57 in dem flachen plattenförmigen Abschnitt 52 festgelegt ist. Der Innenrand der biegsamen Platte 56 ruht auf der Halteplatte 33 der Motorumhüllung 32 an der Seite des Innengehäuses 13 und wird von dem Druck des vom Innengehäuse 13 und der Führung 51 geleiteten Gases gegen die Halteplatte 33 gedrückt, so daß eine gasdichte Verbindung zwischen der Motorumhüllung 32 und der Führung 51 (Führungsteil) gewährleistet ist. Die Anforderung an eine völlig gasdichte Verbindung ist nicht so streng, und ein geringer Gasdurchtritt kann toleriert

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werden.

In der Motorumhüllung 32 sind nahe an der Bodenplatte 28 Austrittsöffnungen 58 ausgespart, so daß das in die Motorumhüllung 32 eingetretene Gas durch die Austrittsöffnungen 58 abgegeben wird. Auf diese Weise wird ein Gasdürchgang 59 durch die Motorumhüllung 32 gewährleistet.

Das aus den Austrittsöffnungen 58 ausgetretene Gas wird anschließend aus dem Außengehäuse 11 herausgeführt. Der Durchlaß zum Austritt dieses Gases wird solang wie möglich gemacht, um die Geräuschabstrahlung zu verringern. Zum Beispiel ist ein seitlich längliches Loch 62 im unteren Abschnitt der rückwärtigen Platte· 61 des Außengehäuses 11 ausgespart. Weiterhin ist eine Führungswand 63 parallel zur rückwärtigen Platte 61 benachbart zu dem länglichen Loch 62 an der Seite der Bodenplatte 28 angebracht, und das Gas tritt durch das längliche Loch 62 zwischen der Führungswand 63 und der rückwärtigen Platte 61 aus.

Wie oben beschrieben, tritt bei diesem Beispiel das Gas durch die Einlaßöffnung 46 in das Innengehäuse 13 ein, kühlt gleichzeitig den Rotor 21, die Gefäße 24 und die in den Gefäßen aufbewahrten Proben, und tritt aus dem Innengehäuse 13 durch die Austrittsöffnungen 5^· aus, und wird anschließend von der Führung 51 in den Motor 29 geleitet, um diesen zu kühlen; anschließend wird dieses Gas aus der Außenseite des Außengehäuses 11 herausgedrückt. In diesem Falle dient die das Gas wegblasende

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Kraft des rotierenden Rotors 21 auch dazu, das Gas in den Motor 29 hinein und aus diesem heraus zu treiben. Die oben erwähnte biegsame Platte 56 ist eine Gummiplatte, hat beispielsweise eine Dicke von 1 mm, und bildet eine gasdichte Verbindung zwischen der Motorumhüllung 32 und der Führung 51» ohne die vom Motor 29 herrührenden Schwingungen der Motorumhüllung an die Führung 51 weiterzuleiten.

Da der Motor 29 wie oben beschrieben, gekühlt wird, kann ein Temperaturanstieg in der Zentrifuge vermieden werden, wodurch Beeinträchtigungen der Proben herabgesetzt werden. Im vorliegenden Beispiel kann das Gas in den Motor 29 geleitet werden, ohne daß hierzu ein Ventilator angebracht werden muß, so daß der Motor 29 kleine Bauweise aufweisen kann; im einzelnen kann die axiale Länge des Motors 29 um ungefähr 30 mm vermindert werden. Da weiterhin kein Luftwiderstand eines Ventilators auftritt, ist die Belastung des Motors ebenfalls klein, und die dem Motor zugeführte Leistung kann entsprechend klein sein. Der Motor 29 kann ein Induktionsmotor oder ein Kollektormotor sein; sofern ein Kollektormotor vorgesehen ist, wird dessen Kollektor ebenfalls gekühlt.

Es ist weiterhin möglich, die Führung 51 in im wesentlichen ähnlicher Gestalt wie das Innengehäuse 13 auszubilden und nahe bei diesem an dessen Aussenseite anzubringen, wie das mit Fig. 4 dargestellt ist; in Fig. 4 sind die entsprechenden Bestandteile zu Fig. 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In diesem Falle ist das obere Ende der Führung 51 nach außen

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gebogen und anschließend wieder zurückgebogen, um einen Flansch 71 zu bilden, der auf dem Plansch 26 des Innengehäuses 13 ruht, an dem seinerseits der elastische Befestigungsring 27 angebracht ist. Der Flansch 71 der Führung 51 ist mittels Schrauben an der Deckplatte 12 des Außengehäuses 11 befestigt.

Bei der beispielhaften Ausführungsform nach Fig. 4- ist die biegsame Platte 56» welche die Führung 51 mit dem Motorgehäuse 32 verbindet, in der Weise ausgebildet, daß sie den Innenrand der öffnung 57 umfaßt; andererseits kann diese biegsame Platte 56 auch am Innenrand befestigt sein, wie das mit Fig. 2 dargestellt ist. Weiterhin kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die biegsame Platte 56 in gleicher Weise angebracht sein, wie das mit iig. 4· dargestellt ist. Darüberhinaus ist bei der beispielhaften Ausführungsform nach Fig. 4 zusätzlich zu dem Gasdurchgang 59 durch das Innere des Motors 29 ein Gasweg 73 vorgesehen, der längs des Motors 29 an dessen Außenseite verläuft. Das heißt, das vom oberen Ende des Motors 29 geleitete Gas wird der Außenseite des Motors 29 zugeführt, um den Motor zusätzlich von dessen Außenseite her zu kühlen. Zu diesem Zweck sind in der Halteplatte 33 der Motorumhüllung 32 eine Anzahl von entsprechend kleinen- Bohrungen 74· nahe am Umfang der Motorumhüllung 32 ausgespart. Dementsprechend strömt das von der Führung 51 und dem Innengehäuse 13·geleitete Gas durch die Bohrungen 55 in den Motor 29 ein und gleichzeitig strömt das Gas durch die öffnungen 74- längs der Außenseite des Motors 29· Da der Gasdurchgang innerhalb des Motors 29 einen merklich.

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hohen Luftwiderstand bildet, sind die Bohrungen 55 grosser als die Bohrungen 74-, um eine Luftströmung in den Motor hinein zu gewährleisten.

Damit der an der Außenseite ausgebildete Luftweg 73 so nahe wie möglich an der Motorumhüllung 32 verläuft, kann an der Außenseite der Motorumhüllung 32, konzentrisch dazu und nahe dabei angeordnet ein zylindrisches Bauteil 75 vorgesehen sein, dessen oberes Ende an der Halteplatte 33 befestigt ist. Zwischen dem zylindrischen Bauteil 75 und der Motorumhüllung 32 ist nunmehr der Luftweg 73 ausgebildet, um die Motorumhüllung 32 von der Außenseite her zu kühlen. Weiterhin kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ein entsprechender Luftweg 73 an der Aussenseite vorgesehen sein; andererseits kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4- dieser Luftweg 73 weggelassen sein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4- sind drei Motorhalterungen 34- vorgesehen, von denen .nur eine dargestellt ist. Eei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind vier Motorhalterungen 34- vorgesehen; im Ergebnis kann jedoch die Zahl der Motorhalterungen 34· nach Bedarf festgelegt werden. Weiterhin sind in dem Austrittspfad 64- um das abgegebene Gas an die Außenseite des Außengehäuses 11 zu leiten, seitlich vorstehende Rippen 76 an der rückwärtigen Platte 61 und alternierend an der Führungswand 63 ausgebildet, so daß das durch den Ausgangspfad 64- strömende Gas einem zick-zack-förmigen Weg folgen muß. Hierdurch wird der Ausgangspfad 64- verlängert, was zu einer weitaen Verminde-

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rung der Geräuschabstrahlung führt. Andererseits kann jedoch der Ausgangspfad 64 auch entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2 ausgebildet sein.

Sofern die Führung 51 in ihrer Gestalt an die Form des Innengehäuses 1J angepaßt ist, erleichtert der dazwischen ausgebildete Führungspfad die Gasströmung. So ist es z.B. bei der Ausführungsform nach Fig. 2 möglich, daß das Gas an den Kanten der Verbindung zwischen dem flachen plattenförmigen Anschnitt "der Führung 51 und der rückwärtigen Platte 61 wirbeiförmig strömt anstatt glatt und gleichmäßig zu strömen, was die Kühlwirkung verringern kann. Demgegenüber wird bei der Ausführungsform nach Fig. 4 eine gleichmäßige und glatte Gasströmung erzielt, was die Kühlwirkung verbessert. Andererseits sind in diesem Falle die Herstellungskosten für die Führung 51 etwas höher, als im Falle der Führung nach Fig. 2.

Diese Erfindung ist nicht nur auf eine Zentrifuge mit einem Schwingrotor anwendbar, sondern auch auf eine Zentrifuge mit einem sog. Winkelrotor. Mit Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung bei der Anwendung auf eine Zentrifuge mit Winkelrotor dargestellt. Der mit 21 bezeichnete Winkelrotor besteht beispielsweise aus einem Metallblock in konischer Gestalt; die Probenrohre 78 werden in Bohrungen in dem Rotor 21 eingesetzt und sind längs des Umfanges des Rotors angepaßt an die konische Gestalt schräg zu dessen Achse angeordnet. Bei der Rotation des Rotors 21 wird wegen dem Reibungswiderstand

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des Gases das Gas nach außen geblasen und aus dem Innengehäuse 13 durch die Austrittsöffnungen 45 nach außen gedruckt; gleichzeitig wird Gas durch die Einlaßöffnung 46 in das innengehäuse 13 eingesaugt. Das aus dem Innengehäuse 13 ausgetretene Gas wird von der Führung 51 in den Hotor 29 geleitet=

Weiterhin ist bei der beispielhaften /usführungsform nach Fig. 5 ein Ventilator 79 an der rotierenden Welle 31 zwischen dem Axiallager 37 und dem Eotor 39 des Motors 29 angebracht, um die Gasströmung weiter zu verstärken., Der Ventilator 29 dreht sich mit der Rotation des Motors 29, wodurch das durch die öffnungen 55 in der Motorumhüllung 32 in den Motor 29 eingetretene Gas zwangsweise durch die Austrittsöffnungen 58 aus der Motorumhüllung 32 herausgeführt xvir-d_o Im Falle eines Winkelrotors kann, wegen dessen relativ geringer Umdrehungsgeschwindigkeit, die allein von der Hotation des Rotors 21 ausgehende Kraft um das Gas in den Motor zu führen, in einigen Fällen recht klein sein. In einem solchen Falle kann die Kühlwirkung durch Anwendung des Ventilators 79 erhöht x^erden_e Andererseits kann der Ventilator 79 auch weggelassen werden; weiterhin kann auch bei der mit Figo 4 dargestellten Ausführungsform, ein solcher Ventilator vorgesehen werden, um die Kühlwirkung zu verstärken. Weiterhin kann auch die Führung 51 entsprechend der Fig. 4 ausgebildet sein=

Mit Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung in Verbindung mit einem Hotor für eine Blutzentrifuge dargestellt. Dieser Hotor 21 ist scheibenförmig, und die das Blut

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enthaltenden Kapillarröhrchen werden am Rotor 21 in radialer Richtung anliegend befestigt. In diesem Falle läuft der Rotor 21 mit relativ hoher Geschwindigkeit um, so daß die Luft wegen dem Reibungswiderstand ausreichend stark aus dem Innengehäuse 13 nach außen geblasen wird, um anschließend von der Führung 51 in den Motor 29 geführt zu werden.

Bei dieser beispielhaften Ausführungsform sind eine Anzahl von Lufteinlässen 81 in der Bodenplatte des Innengehäuses 13 nahe der rotierenden Welle des Rotors 21, zusätzlich zu dem Lufteinlaß 46 in dem Deckel 14 ausgebildet. Die Lufteinlässe 81 stehen jeweils mit einer Bohrung 83 in der Seitenplatte des Gehäuses 11 über ein Führungsrohr 82 in Verbindung, das zwischen der Unterseite des Innengehäuses 13 und der Führung 51 angeordnet ist, so daß durch die öffnung 83 in das Führungsrohr 82 eingesaugte Luft weiter durch den Lufteinlaß 81 in das Innengehäuse 13 eingeführt wird. Die auf diese Weise in das Innengehäuse 13 eingeführte Luft strömt in radialer Richtung unter dem scheibenförmigen Rotor 21 und wird anschließend durch die Austrittsöffnungen 45 aus dem Innengehäuse 13 herausgeführt.

Weiterhin ist es auch möglich, außerhalb von dem Außengehäuse 11 eine Kühleinrichtung vorzusehen, welche die gekühlte Luft für die Einführung in das Innengehäuse 13 zur Verfügung stellt. Mit Fig. 7 ist eine weitere .Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt, welche mit einer solchen Kühleinrichtung arbeitet. Die Kühleinrichtung 85 ist an der Außenseite des Außengehäuses 11 angeordnet; die Auslaßöffnung 62 des Außengehäuses 11 und

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ein Einlaß 86 der Kühleinrichtung 85 sind miteinander über einen biegsamen Schlauch 87 verbunden. Die gekühlte Luft strömt aus dem Auslaß 88 der Kühleinrichtung 85 durch einen biegsamen Schlauch 89 zu der Einlaßöffnung 46. In dem vorliegenden Beispiel ist der Deckel 14 hohl ausgebildet, und der Schlauch 89 führt zu dem Hohlraum des hohlen Deckels 14; die Einlaßöffnung 46 ist in der unteren Platte des Deckels 14 ausgebildet, wie dargestellt. Die Kühleinrichtung 85 kann von üblicher Ausführung sein, welche Gas mittels einem sog. Kompressor 91 komprimiert, um.: das Gas einerseits zu verdampfen und durch die Verdampfungswärme Luft zu kühlen. Weiterhin ist es auch möglich, eine mit Kühlwasser arbeitende Kühleinrichtung zu benutzen. Die aus dem /ußengehäuse 1 ausgetretene Luft wird durch den Schlauch 87 can die Kühleinrichtung 85 eingeführt, dort gekühlt, und anschließend dem Einlaß 46 zugeführt.

Selbst in dem oben beschriebenen Fall, wo eine Kühleinrichtung 85 vorgesehen ist, kann die Luftzirkulation durch die Wirkung der wegen der Rotation des Rotors 21 aus dem Innengehäuse 13 austretenden Luft gewährleistet werden. Sofern es jedoch erforderlich ist, kann zusätzlich am Motor 29 der Ventilator 79 vorgesehen werden, wie das mit Fig. 5 dargestellt ist, um die Luftströmung weiter zu fördern. Kit einer solchen Anordnung kann die Temperatur im Inneren des Innengehäuses 15 auf einen "Wert unterhalb der Umgebungstemperatur herabgesetzt werden. Weiterhin ist das zirkulierende Gas unabhängig von der äußeren Umgebung, so daß als Gas nicht nur Luft, sondern beispielsweise auch ein

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inertes Gas verwendet werden kann. Daruberhinaus ist im Falle einer solchen geschlossenen Bauweise das nach außen abgegebene Geräusch so weit verringert, daß zusätzliche Maßnahmen zur Geräuschdämpfung nicht in jedem Falle erforderlich sind. Weiterhin ist es möglich, verschiedene Abwandlungen durchzuführen, etwa die Führung 51 in der mit Fig. 4- dargestellten Form auszubilden, oder den Rotor 21 durch einen Vinkelrotor zu ersetzen, oder den Rotor der Blutzentrifuge vorzusehen, oder dgl.. Die biegsame Platte 56 zwischen der Führung 51 und dem Motor 29 muß nicht in jedem Falle am Innenrand der Führung 51 befestigt sein, sondern kann auch am Innenrand der Motorumhüllung befestigt sein, so daß dann der Außenrand der biegsamen Platte auf der Führung 51 ruht. Diese Abwandluns kann auch bei den anderen Ausführungsformen vorgesehen sein.

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Claims

BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2840948

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

KABUSHIKI KAISHA KUBOTA SEISAKUSHO 78/8758

23-23, 3-chome, Higashi-ikebukuro,
Toshima-ku,
Tokyo, Japan

Kühlung für eine Zentrifuge

Patentansprüche:

yji Kühlung für eine Zentrifuge,

bei der sich ein Innengehäuse in einem Außengehäuse befindet, ein Rotor innerhalb des Innengehäuses angeordnet ist, der von einem im Außengehäuse, außerhalb des Innengehäuses angeordneten Motor angetrieben wird,

wobei durch die Rotation des Rotors Gas aus dem Innengehäuse durch Auslaßöffnungen herausgeblasen wird, und gleichzeitig von außerhalb Gas durch eine Eintrittsöffnung im Deckel des Innengehäuses in das Innengehäuse eingesaugt wird,

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Woser Dlpl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dlpl.-Ing. · H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.e. Blumbach Dlpl.-Ing.. P.Bergen Dipl.-Ing. Dr.jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

um den Rotor zu kühlen,
dadurch gekennzeichnet, daß rund um das Innengehäuse (13) eine Führung (51) ausgebildet ist, um das durch die Auslaßöffnungen (4-5) ausgetretene Gas zu einem Ende des Motors (29) zu leiten; und ein Gasdurchgang (59) ausgebildet ist, um das diesem Motorende zugeleitete Gas durch Bohrungen (55) in einem Ende der Motorumhüllung (32) hindurch in den Motor (29) einzubringen; und um das Gas durch Bohrungen (58) im anderen Ende der Motorumhüllung (32) aus dem Motor (29) herauszuführen.
2. Kühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Gasaustrittspfad'ausgebildet ist, um das im Verlauf des Gasdurchganges (59) aus der Motorumhüllung (32) ausgetretene Gas aus dem Außengehäuse (11) heraus nach außen zu führen.
3. Kühlung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Gasaustrittspfad Einrichtungen zur Verringerung der Geräuschabstrahlung vorgesehen sind.
4-, Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (51) aus einem flachen plattenförmigen .Abschnitt

(52) nahe dem Boden des Innengehäuses (13) besteht; und

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von diesem flachen plattenförmigen Abschnitt (52) ein nach oben zwischen die Seitenplatte und die rückwärtige Platte des Außengehäuses (11) ragender Abschnitt (5*0 absteht; und der flache plattenförmige Abschnitt (52) an seiner Vorderkante abgebogen, ist, um einen Vorsprung zu bilden, der zwischen die Vorderplatte des Außengehäuses (11) und des Innengehäuses (13) ragt.
5. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (51) in ihrer Form an die Gestalt des Innengehäuses (13) angepaßt ist und nahe zum Innengehäuse im /bstand zu dessen Außenwand angeordnet ist.
6. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (51) mit der Motorumhüllung (32) über ein biegsames Kupplungsteil verbunden ist.
7· Kühlung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Kupplungsteil aus einer ringförmigen, biegsamen Platte (56) besteht, deren einer Rand an der Führung (51) oder an der Motorumhüllung (32) befestigt ist; und deren anderer Hand entsprechend auf dem anderen Rand der Motorumhüllung oder der Führung gegenüber dem Innengehäuse (13) auf-

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liegt und unter dem Druck des längs der Führung (51) herangeführten Gases an diesen Hand angedrückt wird.
8. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß ein außen am Motor vorbeiführender Gespfad ausgebildet ist, um einen Teil des dem einen Motorenda zugeführten Gases abzuzweigen und außen am Motor entlangzuführen.
9. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der Zentrifuge ein Schwingrotor ist.
10. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der Zentrifuge ein Winkelrotor ist.
11. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der Zentrifuge ein scheibenförmiger Rotor ist, wie er für eine Blutzentrifuge verwendet wird.
12. Kühlung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Gaspfad (81,82,83) vorgesehen ist, um Gas von außerhalb des Außengehäuses (11) durch den Boden des Innengehäuses (1J) in das Innengehäuse (13) einzubringen.

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13. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Kühleinrichtung (85) vorgesehen ist, welcher das aus dem Gasdurchgang ausgetretene Gas zugeführt wird; und von welcher nach entsprechender Kühlung das gekühlte Gas wieder von außen dem Gaseinlaß des Innengehäuses zugeführt wird.
14. Kühlung nach einem der Ansprüche 1 "bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich am Motor (29) ein Ventilator (79) angebracht ist, um den Austritt des Gases aus dem Gasdurchgang (59) zn fördern.

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