DE2328983B2 - Zentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer Kupplung zwischen Antriebswelle und Rotor zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, wobei am ·<> Rotor oder an einer mit diesem in Verbindung stehenden Welle sowie an der Antriebswelle Mitnahmeflächen über den Umfang gleichmäßig verteilt und zum gegenseitigen Eingriff ausgebildet angeordnet sind.

Es sind Kupplungen für die Drehmomentübertragung -n bei Zentrifugen bekannt mit Paßfeder und Keilnut oder ähnlichen Kraftübertragungselementen, welche zugleich einen Formschluß ergeben. Formschlüssige Kupplungen sind gegenüber Reibungskupplungen von Vorteil, da Reibungskupplungen Relativbewegungen >o zulassen, die zum »Fressen« (Kaltverschweißen) der sich relativ zueinander bewegenden Teile führen können. Darüber hinaus ist bei Reibungskupplungen auch darauf zu achten, daß für Rotor und damit zu kuppelnder Welle Werkstoffe verwendet werden, die v> einen wenigstens annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen (vergleiche DT-OS 19 10 576).

Bei Kupplungen mit formschlüssiger Drehmomentübertragung (Gm 19 92 304) ist es jedoch erforderlich, ™> daß die zueinander passenden Elemente in einer bestimmten Stellung miteinander in Verbindung gebracht werden. Dies bedeutet bei Zentrifugen, deren Roior für jede Inbetriebnahme herausgenommen und wieder eingesetzt wird, daß der Rotor nur in bestimmter <v> Stellung auf die Antriebswelle aufgesetzt werden kann, und erfordert somit eine hohe Geschicklichkeit des Bedienungspersonals. Da sich die Kupplungselemente an der Unterseite des Rotors befinden, sind sie beim Einsetzen des Rotors, sobald sich dieser über der Antriebswelle befindet, nicht mehr sichtbar, und das Ankuppeln muß rein gefühlsmäßig erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung mit formschlüssiger Drehmomentübertragung zu schaffen, die in be.den Drehrichtungen spielfrei wirkt und bei der der Rotor in Umfangsrichtung gesehen in beliebiger Stellung aufgesetzt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Zentrifuge der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Lösung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Kupplung ist leicht zu bedienen, weil das Auswechseln des Rotors keine besondere Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals erfordert. Der Rotor kann in beliebiger Winkelstellung zur Achse der Antriebswelle der Zentrifuge aufgesetzt werden. Zürn Ankuppeln sind keine großen Kräfte erforderlich. Nach erfolgtem Ankuppeln durch Einrasten der unter Federdruck stehenden Bolzen in eine zylindrische Ausnehmung am Rotor und formschlüssiges Angreifen an dem im Rotor befestigten Mitnehmer ist die formschlüssige Drehmomentübertragung gesichert. Eine Relativbewegung zwischen Antriebswelle und Rotor, insbesondere beim Bremsen — also der Drehrichtungsumkehr —, ist nicht mehr möglich. Hierdurch wird die Gefahr einer Wiedervermischung von Sedimenten in im Rotor eingesetzten Zentrifugen-Probegefäßen vermieden, wenn sich bei der Einleitung des Bremsvorganges ein Ruck infolge einer Relativbewegung zwischen Welle und Rotor ergibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden ßeschreibung erläutert und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Kupplung in einem Längsschnitt außer Eingriff,

Fig.2 die Kupplung gemäß Fig. 1 mit ineinander eingreifenden Kupplungselementen,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie III —111 in Fig. 1,

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie IV —IV in F i g. 2,

Fig.5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig.6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 5.

Die Zentrifugenantriebswelle bzw. deren oberes Wellenende, in der Zeichnung beispielsweise als Wellenkonus ausgeführt, ist mit 1 bezeichnet. Mit 2 ist der Rotor, von dem nur das untere Ende dargestellt ist, gekennzeichnet. Dieses untere Rotorende hat eine zylindrische Ausnehmung 3 mit ebenem Boden 4. Über die zylindrische Ausnehmung 3 wird der Rotor über das außen zylindrische Zwischenstück 5 auf der Motorwelle

1 geführt. Das Zwischenstück 5 ist durch eine Schraube 6 und Scheibe 7 auf der Welle 1 befestigt. Mit dem Rotor

2 fest verbunden sind in zwei gegenüberliegenden Bohrungen zwei Zylinderstifte 8a und Sb angeordnet. In drei zylindrischen Bohrungen im Zwischenstück 5 befinden sich im gleichen Mittenabstand wie die Stifte 8a und 6b als Mitnehmer gleichmäßig verteilt drei zylindrische Bolzen 9a, 9b und 9c, welche als Gegenstück dienen. Die Bolzen 9a, 9b und 9c können in den Bohrungen gleiten. Durch Schraubendruckfedern

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10 werden sie in der Lage wie Bolzen 9a in Fig. 2 gehalten. Jeder Bolzen 9a bis chat einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 11, in den hinein ein Sprengring 12 ragt, der, wie in F i g. 2 dargestellt, als Anschlag dient, so daß die Bolzen 9a bis cbei abgenommenem Rotor 2 im Zwischenstück 5 festgehalten werden.

Wird der Rotor 2 auf das Zwischenstück 5 in der Winkellage, wie in Fig.4 dargestellt, aufgesteckt, so liegen die Bolzen 8a und Sb unmittelbar neben den Bolzen 9a und 9c, das heißt, eine Relativbewegung zwischen Rotor und Welle ist weder in der Drehmomentrichtung »Beschleunigen« noch in der Drehmomentrichtung »Bremsen« möglich.

Wird der Rotor nun nicht in der in Fig.4 gezeigten Winkellage oder in analogen Winkellagen jeweils um 120° versetzt auf das Zwischenstück 5 eingesetzt, sondern in einer Winkellage etwa wie in F i g. 3 dargestellt, so trifft die Stirnfläche eines Bolzens 8 auf die Stirnfläche eines Bolzens 9. Der betreffende Bolzen 9, in Fig. 1 bzw. Fig. 3 ist es der Bolzen 9a, wird durch das Gewicht des Rotors in die in F i g. 1 dargestellte Stellung gedrückt. Beim Start der Zentrifuge, also bei einem Drehbeginn der Welle 1 mit Zwischenstück 5 z. B. in der in Fig.3 eingetragenen Drehrichtung, bewegen sich die Bolzen im Zwischenstück 5 relativ zum Bolzen 8 des Rotors 2, der auf Grund seiner Masse hinter der Drehbewegung der Welle 1 zurückbleibt, und zwar so lange, bis der Bolzen 9c an den Bolzen Sb anstößt. In diesem Augenblick ist die Bolzenstellung gemäß Fig. 4 erreicht, das heißt, der Raum oberhalb des Bolzens 9a ist frei, der Bolzen 9a wird durch die Feder 10 von der in F i g. 1 gezeichneten Stellung in die Stellung gemäß Fig. 2 gedrückt. Das Einsetzen des Rotors kann also beliebig über den ganzen Umfang (360°) erfolgen.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel mit zwei diametral angeordneten Bolzen 8 und drei im gleichen Mittenabstand unter 120° Versatz angeordneten Bolzen 9 ist eine Relativbewegung zwischen Welle und Rotor gemäß F i g. 4 dann ausgeschlossen, wenn das Verhältnis Bolzendurchmesser zu Bolzenteilkreisdurchmesser sin 15° beträgt. Beim Start der Zentrifuge ist eine Relativbewegung zwischen Weile und Rotor von maximal 60° möglich.

Beim Start ist dies jedoch unkritisch.

Selbstverständlich können auch eine andere Anzahl der Bolzen und eine andere Form gewählt werden. In sämtlichen Querschnitten (Fig. 3, 4, 6) ist rein beispielsweise die Drehrichtung durch Pfeil gekennzeichnet.

Fig. 5 und 6 zeigen analog zu Fig. 1 bis 4 eine Variante der oben beschriebenen Kupplung. Die Bezugsziffern haben die gleiche Bedeutung wie in F i g. 1 bis 4. In dieser Ausführungsform sind die Bolzen 8a und Sb an ihren freien Enden 15 abgeflacht, so daß sich zwei z. B. achsparallele Ausnehmungen 16 ergeben, und greifen in eine Ringnut 13 des Zwischenstücks 5 ein. Die Bolzen 9a bis csind an ihren oberen Enden seitlich abgeflacht, so daß sich eine Schulter 14 ergibt, mit der sie an den Sprengring 12 anliegen, um ein Herausgleiten bei abgenommenem Rotor zu verhindern. Gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 4 ergeben sich hierdurch noch folgende weitere Vorteile:

Beim Aufsetzen des Rotors kommt die Fläche 4 an die obere Stirnfläche des Zwischenstücks 5 zum fliegen. Hierdurch wird die Bauhöhe verringert, die axiale Gleitbewegung beim Einrasten erfolgt nicht auf den Bolzenstirnflächen. Ferner wird bei der Drehmoment Übertragung der betreffende Bolzen 9 nicht auf Biegung bzw. Abscheren beansprucht, da er in seiner ganzen Länge in seiner Aufnahmebohrung geführt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist die Anordnung nur eines Feststiftes (sinngemäß 8) in einem Abstand R (Radius) vom Drehzentrum. Die beweglichen Stifte (sinngemäß 9) im Zwischenstück 5 liegen auf dem gleichen Radius R, sind aber durch ihren Durchmesser und ihre Anzahl derart angeordnet, daß der feststehende Stift (sinngemäß 8) und somit auch der Rotor im eingerasteten Zustand durch je einen beweglichen Stift — in Drehrichtung vor und hinter sich — keine Relativbewegung ausführen kann.

Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die Bolzen geringfügig dicker zu machen und in dem Bereich, in dem sie aneinander zum Anliegen kommen, leicht konisch auszuführen. Im Augenblick des Einrastens erreicht dann z. B. der Bolzen 9a in F i g. 2 nicht die obere Endstellung, sondern gleitet auf Grund der Konizität an den Bolzen 8a. Hierdurch ist eine auch nur geringfügige Relativbewegung zwischen Welle und Rotor infolge unvermeidbarer Fertigungstoleranzen ausgeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zentrifuge mit einer Kupplung zwischen Antriebswelle und Rctor zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, wobei am Rotor oder an einer mit diesem in Verbindung stehenden Welle sowie an der Antriebswelle Mitnahrneflächen über den Umfang gleichmäßig verteilt und zum gegenseitigen Eingriff ausgebildet angeordnet sind, d a durch gekennzeichnet, daß an einer Kupplungshälfte stirnseitig auf einem Teilkreisdurchmesser gleichmäßig verteilt eine Anzahl »n« von axial ausgerichteten Mitnehmerbolzen (8a, b) und an der anderen Kupplungshälfte entsprechend gleichmäßig verteilt eine Anzahl »λ + mindestens 1« axial ausgerichtete Gegenstückbolzen (9a, b, c) axial federnd verschieblich angeordnet sind, wobei die Durchmesser oder die in Umfangsrichtung wirksamen Breiten von Mitnehmer- und Gegenstückbolzen so gewählt sind, daß sich in beiden Drehrichtungen eine spielfreie Anlage zwischen mindestens einem Mitnehmerbolzen und mindestens zwei Gegenstückbolzen — oder umgekehrt — ergibt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Federdruck (10) stehenden Gegenstückbolzen (9a, b, c) Ausnehmungen (11, 14) aufweisen, welche auf einem Kreisumfang angeordnet sind und gegen einen Anschlag- oder Befestigungsring (12) in der äußeren Endlage anliegen.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmerbolzen (8) und Gegenstückbolzen (9) über ihre Eingriffslänge sich gleichartig konisch verjüngend ausgebildet sind.