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DE2814719C2 - - Google Patents

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Publication number
DE2814719C2
DE2814719C2 DE2814719A DE2814719A DE2814719C2 DE 2814719 C2 DE2814719 C2 DE 2814719C2 DE 2814719 A DE2814719 A DE 2814719A DE 2814719 A DE2814719 A DE 2814719A DE 2814719 C2 DE2814719 C2 DE 2814719C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
spindle
shaft
rotor
motor
shaft according
Prior art date
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Expired
Application number
DE2814719A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2814719A1 (de
Inventor
Thomas E. Medfield Mass. Us Nolan Jun.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DAMON CORP NEEDHAM HEIGHTS MASS US
Original Assignee
DAMON CORP NEEDHAM HEIGHTS MASS US
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DAMON CORP NEEDHAM HEIGHTS MASS US filed Critical DAMON CORP NEEDHAM HEIGHTS MASS US
Publication of DE2814719A1 publication Critical patent/DE2814719A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2814719C2 publication Critical patent/DE2814719C2/de
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C1/00Flexible shafts; Mechanical means for transmitting movement in a flexible sheathing
    • F16C1/02Flexible shafts; Mechanical means for transmitting movement in a flexible sheathing for conveying rotary movements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B9/00Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/12Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Flexible Shafts (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Welle zur Übertragung eines Drehmoments von einem Motor, der auf einer elastischen Unterlage befestigt ist, auf den Rotor einer Zentrifuge mit einer flexiblen Spindel, deren oberes Ende mit einem Anschlußteil verbunden ist, der auswechselbar einen Rotor trägt, wobei das untere Ende der Spindel mit dem Motor verbunden ist und die Spindel einen relativ langen, dün­ nen und flexiblen Mittelteil zwischen Endstücken auf­ weist und von ineinandergreifenden Hülsen umgeben ist.
Eine derartige Welle zeigt die DE-OS 24 12 994. Dabei soll die Welle der Zentrifuge während des statischen Ladens und Entladens des Rotors zum Anschlußteil und auch noch während der ersten kritischen Geschwindigkeit der Zentrifuge geschützt werden. Es kann aber ein Problem auftreten, das seine Ursache in der Neigung der Welle, bei großen Arbeitsgeschwindigkeiten auszuscheren, hat. Eine Wellenschutzhülse geht an ihrem unteren Ende über die biegsame Welle hinaus und erstreckt sich am oberen Ende über eine Wellenhülse, die einen größeren Durchmesser hat als die Welle. Die Wellenschutzhülse hat einen einzigen Zwischenraum zwischen Wellenhülse und Welle. Da die Wellen­ hülse relativ kurz ist im Verhältnis zur Länge der Welle, kann die Welle an ihrem oberen Ende über einen größeren Winkel ausschlagen, bevor dieser Ausschlag von der Wellen­ schutzhülse verhindert wird. Dieser Ausschlag schafft dann das oben geschilderte Wellenausscherungsproblem.
Die US-PS 28 27 229 betrifft eine Vorrichtung, um die Welle einer Zentrifuge gegen Beschädigung zu schützen. Dabei ist die Welle von einem flexiblen Material umgeben, das sich auf Kugellagern bewegt, die über einen flexiblen Laufring mit dem festen Gehäuse verbunden sind. Diese Anordnung stützt zwar den Schaft, aber sie ist sehr teuer in der Herstellung, da sehr viele Teile mit großer Präzision zusammengebaut werden müssen. Da zudem die Lager die Welle einschränken, erhöht die Stützkonstruktion die Vibrationen, besonders bei einer kritischen Geschwindig­ keit.
Die US-PS 37 79 451 beschreibt eine Welle, die von einem Gummirohr umgeben ist, das wiederum in einem steifen Rohr eingeschlossen ist. Diese Konstruktion zeigt nur schwache Vibrationen, kann aber nicht eine bleibende Deformierung der Welle ausreichend verhindern.
Die US-PS 39 38 354, die der bereits genannten DE-OS 24 12 994 entspricht, verwendet eine feste, rohrförmige Halte­ rung, die jedoch die Welle mit reichlichem Zwischenraum um­ gibt, so daß diese frei schwingen kann. Die Welle endet oben in dem Rotoradapter, der eine relativ kurze, röhren­ förmige Verlängerung hat, die in die Halterung hineinreicht. Der Raum zwischen Rotoradapterverlängerung und Halterung beschränkt die laterale Ausschwenkung des oberen Schaft­ teils, um eine bleibende Deformierung zu verhindern. Diese bekannte Ausführung ist jedoch unter Umständen in der Anwendung auf relativ geringe Rotationsgeschwindigkeiten beschränkt. Bei der zweiten kritischen Geschwindigkeit oder darüber, wenn die Welle in der S-Form schwingt, kommt es zur Scherung, besonders wenn zudem schnell beschleunigt oder abgebremst wird. Da für viele gewöhnliche Zentrifugen die zweite kri­ tische Geschwindigkeit bei etwa 1000 U/min erreicht wird und selbst relativ kleine Tischzentrifugen etwa 6000 U/min leisten sollen, wird dann die Verwendbarkeit der Zentrifuge erheblich beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Wellenschutzvorrichtung (DE-OS 24 12 994) dahingehend zu verbessern, daß bei weitgehender Beherr­ schung der Schwingungen ein Schutz der Zentrifugen­ welle gegen bleibende Deformation oder Ausscheren des Rotors bei starken mechanischen Beanspruchungen erzielt wird, wobei auch bei Geschwindigkeiten bei oder oberhalb der zweiten und dritten kritischen Geschwindigkeiten eine Beschädigung der Welle und des Motors vermieden wird und die Geräuschentwicklung niedrig gehalten werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Anspruch 1 gekenn­ zeichnenten Merkmale.
Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Aus­ bildungen.
Dadurch wird die Welle der Zentrifuge auch bei hohen Geschwindigkeiten und hoher mechanischer Belastung des Rotors vor bleibender Deformie­ rung oder Scherung geschützt. Es wird zudem ein glatter Lauf ermöglicht, so daß die Zentrifuge nicht "marschiert" und nur wenig Geräusch verursacht.
Außerdem werden eine schnelle Beschleunigung und Bremsung ermöglicht, so daß ein wirtschaftliches Arbeiten erzielt wird. Schließlich ist die Vorrichtung relativ billig in der Herstellung und von langer Lebensdauer.
Die Eigenbalance der Spindel und die Gummifedern absor­ bieren zusammen den größten Teil der entstehenden Vibra­ tionsenergie. Dadurch ist ein glatter Lauf der Proben während der gewählten Betriebsgeschwindigkeit und während der Beschleunigung und Abbremsung gewährleistet. Somit kann eine schnelle Auftrennung der Proben erreicht werden, die auch während der Abbremsung erhalten bleibt. Die Spindel kann sich in ihrer flexiblen Region biegen und somit bei Beschleunigung und Abbremsung kaum mehr ausscheren. Die maximale Betriebsgeschwindigkeit kann in der Hälfte der Zeit als bisher erreicht werden. Durch die Kontrolle der Vibration in Spindel und Befestigung vermindert sich auch die Geräuschentwicklung und die Tendenz zum "Marschie­ ren" der Zentrifuge.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Seitenansicht einer Zentrifuge, teil­ weise im Schnitt, mit einer flexiblen Welle;
Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch die flexible Welle von Fig. 1;
Fig. 3 und 4 Querschnitte nach den Linien 3-3 bzw. 4-4 in Fig. 2 und
Fig. 5 bis 7 vereinfachte Darstellungen ähnlich Fig. 1, die die Form der flexiblen Welle während der ersten, zweiten bzw. dritten Schwingungsphase zeigen.
Fig. 1 zeigt eine Zentrifuge mit einem Motor 14, einem Rotor 16 und einer flexiblen Welle 18, die ein Drehmoment vom Motor 14 auf den Rotor 16 überträgt. Ins­ besondere handelt es sich dabei um eine auf dem Boden stehende Hochträgheitszentrifuge, wie sie zur Blutauf­ trennung verwendet wird. Die maximale Betriebsgeschwindig­ keit beträgt 6000 U/min und die durchschnittliche Be­ triebsgeschwindigkeit beträgt 4200 U/min mit einem Hoch­ trägheitsrotor von ca. 53,34 cm Durchmesser. Die Konstruktion der Welle 18 ist jedoch nicht auf einen bestimmten Zentrifugentyp oder eine bestimmte Be­ triebsgeschwindigkeit begrenzt. Die Konstruktion der Welle 18 kommt allerdings besonders dann zur Geltung, wenn die Betriebsgeschwindigkeiten hoch genug sind, um die Welle in den zweiten oder dritten Schwingungszustand zu versetzen. Der Motor 14 ist auf einen Block 20 aufgeschraubt, dessen Bodenplatte, die Stahlplatte 22 auf drei gummiartigen Federungen 24 ruht. Die Schrauben 26 führen jeweils durch die Bodenplatte und eine Federung 24 und verankern den Block 20 mit der festen Unterlage 28. Die elastische Federung hat vertikale und horizontale Komponenten, um die entstehende Vibrations­ energie abzufangen.
Wie aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht, hat die Welle 18 eine flexible Spindel 30 von langer, dünner Gestalt und kreisförmigem Querschnitt. Der Mittelteil 32 der Spindel 30 ist von geringerem Durchmesser als das obere und untere Ende, die als Verbindungsstücke 34, 36 dienen. Das untere Ver­ bindungsstück 36 ist auf der Antriebswelle 38 des Motors 14 zentriert. Der Durchmesser des Verbindungsstücks 36 ist klediner als der der Antriebswelle 38 des Motors 14.
Eine innere Hülse 40 umgibt den Mittelteil 32 mit einem Zwischenraum 42. Die Hülse 40 reicht nach oben bis kurz unter das obere Verbindungsstück 34. Ein unterer Klemmteil 40 a der Hülse 40 umfaßt fest die Antriebswelle 38. Der Klemmteil 40 a hält das Verbindungsstück 36 umschlossen. Ein länglicher Spalt 44 des Klemmteils 40 a ist von Schrau­ ben 46 durchdrungen, um das Verbindungsstück 36 mit der Antriebswelle 38 fest zu verbinden. Wie aus Fig. 4 ersicht­ lich, werden die Schrauben 46 von einer Seite des Spaltes 44 in das gegenüberliegende Gewinde eingeschraubt. Das Ver­ bindungsstück 36 ist mit einem Stift 48 im Klemmtel 40 a verankert.
Das obere Verbindungsstück 34 ist in ähnlicher Weise mit einem Stift 52 im Rotor-Anschlußteil 50 befestigt. Das obere Ende des Verbindungsstücks 34 sitzt eng in einem Gewindeteil 50 a des Anschlußteils 50. Gleich unterhalb des Gewindeteils 50 a beginnt ein konischer Teil 50 b. Der Rotor 16 hat eine entsprechende konische Oberfläche und ein Gewinde, in das das Anschlußteil 50 hineinpaßt. Um ein Verklemmen des Rotors mit dem Anschlußteil zu vermeiden, ist die konische Oberfläche mit einem nichtgalvanisierten Nickel/PTFE-Belag versehen.
Der Anschlußteil 50 läuft nach unten in eine äußere Hülse 54 aus, die die Spindel 30 und die Hülse 40 konzentrisch mit einem Zwischenraum 56 umgibt. Die Hülse 54 endet unten kurz vor dem Verbindungsstück 36. Die Welle 18, die Hülse 40 und die äußere Hülse 54 sind konzentrisch zueinander und drehen sich um dieselbe Rotationsachse 57. Wenn die Zentrifuge nicht oder nur bei einer Geschwindigkeit unter­ halb der ersten kritischen Phase läuft, liegen die Antriebs­ welle 38 und die Massenzentren von Motor 14 und Rotor 16 ebenfalls auf der Achse 57.
Wesentlich ist die weitreichende Über­ lappung der inneren Hülse 40 und der äußeren Hülse 54, so daß zusammen mit den schmalen Zwischenräumen 42 und 56 die laterale Ausschwenkung von Rotor 16, Anschlußteil 50 und oberem Verbindungsstück 34 von der zentralen Rotations­ achse 57 eingeschränkt wird. Insbesondere wird die Ab­ weichung so weit eingeschränkt, daß die Spindel 30 nicht bleibend verformt oder sonstwie beschädigt wird. Mechani­ sche Beanspruchungen, die beim Laden oder Wechseln des Rotors oder durch ein Ungleichgewicht während des Betriebes entstehen, können sich so auf die relativ empfindliche Spindel 30 nicht schädlich auswirken.
Die Spindel 30 kann aus rostfreiem Stahl herge­ stellt sein. Die Hülse 40 und der Anschlußteil 50, einschließ­ lich der äußeren Hülse 54, können ebenfalls aus rostfreiem Stahl gefertigt sein. Die Spindel 30 sollte für 4 Stunden auf 640°C erhitzt und luftgekühlt werden, um die Spindel 30 ohne zusätzliche Härtung zu verstärken. Um Schmutz und Belag von den Stahlteilen zu entfernen, werden sie für 20-30 Minuten in eine warme Lösung von 20% Vol. Salpetersäure und 22 g/l Natriumdichromat gegeben.
Die Spindel 30 und besonders ihr Mittelteil 32, sind ge­ nügend dick, um große Torsionskräfte auszuhalten. Ihr Durchmesser bietet auch genügend Steifheit, um Unwuchten relativ zur vertikalen Rotationsachse 57 auszugleichen, wie weiter unten noch genauer ausgeführt wird. Die Länge der Spindel 30, und besonders des Mittelsteils 32, steht in einem besonderen Verhältnis zum Durchmesser, um besagte Funktionen zu erfüllen, die auch im folgenden weiter be­ schrieben werden.
In den Fig. 5 bis 7 ist das Verhalten der flexiblen Welle 18 während des Betriebes der Zentrifuge 12 dargestellt. In jeder Zeichnung ist die flexible Spindel 30 durch eine Linie, die die axiale Mittellinie repräsentiert, angezeigt.
Die Biegung der Welle 18 ist natürlich weit übertrieben, da die seitliche Ablenkung normalerweise etwa einige Hun­ derstel eines Zentimeters beträgt. Vor Betrieb der Zentri­ fuge sind Rotor 16, Spindel 30 und Antriebswelle 38 vertikal mit der Rotationsachse 57 ausgerichtet und die innere Hülse 40 sowie die äußere Hülse 54 sind konzentrisch mit der Spindel 30 über deren gesamte Länge. Laden oder Wechseln des Rotors 16 könnte die Spindel 30 bleibend verbiegen, aber die sich über­ lappenden Hülsen 40, 54 beschränken eine Biegung so weit, daß kein bleibender Schaden entsteht. Zu Beginn der Rotation drehen sich Rotor 16, Spindel 30 und Antriebswelle 38 um ihre gemeinsame vertikale Achse 57. Wenn die erste kritische Geschwindigkeit erreicht wird, geht die Spindel 30 in die erste kritische Schwingung über (Abb. 5). Der Rotor 16 liegt schräg zur Horizontalen und sein Massenzentrum beschreibt eine kreisförmige Bewegung um die Achse 57. Der Motor 14 ist leicht gegenüber dem Block 20 geneigt. Die Biegung der Spin­ del 30 entwickelt eine Federwirkung, die der Ungleichgewichts­ kraft des Rotors 16 entgegenwirkt. In diesem ersten Zustand neigen sich auch der Motor 14 und die Antriebswelle 38 seit­ lich im selben Rhythmus wie der Rotor 16, jedoch meist in weit geringerem Ausmaß.
Es ist ein besonderes Merkmal der Spindel 30, daß durch ihre Biegung automatisch ein Ausbalancieren der Zentrifugenteile erreicht wird. Die Spindel 30 ist so proportioniert, daß ihre Biegung und die damit verbundenen Spannungen im flexib­ len Mittelteil 32 der Spindel 30 auftreten. Fig. 5 zeigt, daß der untere Teil des Mittelteils 32 generell mit der Mittel­ linie übereinstimmt, der obere Teil jedoch zum schrägen Rotor 16 geneigt ist.
Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit wird eine zweite kritische Geschwindigkeit erreicht und die Spindel 30 geht in einen zweiten Schwingungszustand über, wie in Fig. 6 ange­ deutet. In dieser Phase biegt sich die Spindel 30 S-förmig und Rotor 16 und Motor 14 neigen sich aus der Horizontalen nicht mehr im gleichen Rhythmus. Der Rotor 16 neigt sich weniger als der Motor 14 und wesentlich weniger als während der ersten kritischen Phase. Wie beim ersten Zustand wird auch hier durch die besondere Wellenkonstruktion ein automati­ sches Ausbalancieren erreicht. Diese Eigenschaft bewährt sich auch bei höheren Geschwindigkeiten, wenn eine dritte kritische Phase erreicht wird und die Spindel 30 in einen dritten Schwin­ gungszustand, eine zusammengesetzte S-Form (Fig. 7), übergeht.
Die Kontrolle der Abbiegung durch die Hülse 40 und die äußere Hülse 54 sind auch wichtig während des Betriebs. Bei einer starken Unwucht, z. B. bei Fehlen eines Probenbehälters, verhindern die innere Hülse 40 und die äußere Hülse 54 eine zu weite Ausscherung, die zu bleibender Deformierung der Spindel und möglicherweise auch zur Beschädigung des Motors 14 führen könnte. Diese Beschränkung ist wichtig, wenn auch die Zentrifuge selbst einen Unwuchtanzeiger hat, der auto­ matisch die Bremsen in Betrieb setzt, da ein Ungleichgewicht so plötzlich oder heftig auftreten kann, daß Spindel oder Motor beschädigt werden, bevor die Bremsen wirken können. Außerdem ist das untere Verbindungsstück 36 wesentlich schmaler als die Antriebswelle 38. Aufgrund dieses Unterschiedes würde eine unkontrollierte Unwucht zwar die Spindel 30 beschädigen, aber nicht auf den Motor übergreifen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Zentrifuge 12 mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 6000 U/min und auswechselbaren Rotoren kann ein Rotor z. B. 53,34 cm Durchmesser haben, der sechs 1-Liter-Proben hält. Die Spindel 30 hat eine Gesamt­ länge von 21,84 cm. Die Verbindungsstücke 34 und 36 sind 3,18 und 3,8 cm lang und jedes hat einen Durchmesser von 2,54 cm. Der Mittelteil 32 der Spindel hat eine Länge von 14, 6 cm und einen Durchmesser von 0,64 cm. Die Verbindungsstücke 34, 36 gehen in das Mittelteil 32 mit leichtem Bogen über; diese Schultern haben einen Bogenradius von etwa 0,97 cm. Das untere Ende der flexiblen Spindel 30 befindet sich 33,66 cm über dem Block 20 für den Motor 14 und das Massezentrum des Rotors 16 liegt 48,3 cm über dem Block 20 für den Motor 14. Die innere Hülse 40 hat eine Gesamtlänge von 20,78 cm; der Klemmteil 40 a erstreckt sich 7,32 cm bis zum Beginn des Verbindungsstücks 36. Der innere Durchmesser ist 0,95 cm am Verbindungsstück 36. Der äußere Durchmesser am Mittelstück 32 ist 1,52 cm. Bei Zentrierung ist der erste Zwischenraum 42 ringförmig mit einer gleichblei­ benden Weite von 1,29 m.
Der Anschlußteil 50 hat eine Gesamtlänge von 17,78 cm, wobei der Gewindeteil 50 a 1,78 cm lang, der konische Abschnitt 50 b 3,02 cm lang ist und die äußere Hülse 54 sich 10,80 cm von der Kante 60 nach unten erstreckt. Das obere Verbindungsstück 34 steckt in einer Bohrung mit einem inneren Durchmesser von 0,95 cm und einer Länge von 3,18 cm. Die äußere Hülse 54 hat einen inneren Durchmesser von 1,78 cm und einen äußeren Durchmesser von 2,29 cm. Der innere Durchmesser ist gleich­ bleibend mit 13,49 cm vom unteren Ende. Bei Zentrierung ist der Zwischenraum 56 ringförmig und von gleichförmiger Weite von 1,29 mm.
Der Rotor 16 ist etwa 19 kg schwer, hat ein horizontales Trägheitsmoment von 64,85 kg/cm2 und ein polares Trägheits­ moment von 129,63 kg/cm2. Sein Massezentrum liegt 48,26 cm über der Motorbefestigung. Der Motor wiegt etwa 21 kg, die Höhe des Massezentrums liegt bei 15,24 cm; das horizontale Trägheitsmoment beträgt 30,62 kg/cm2 und die Armatur hat ein polares Trägheitsmoment von 0,60 kg/cm2. Die Befestigung besteht aus drei elastischen Federungen 24, die in gleichem Abstand auf einem Ring von 17,78 cm Durchmesser angebracht sind.
Die Konstante der vertikalen Spannkraft der Befestigung beträgt 357,14 kg/cm und die laterale Konstante beträgt 89,29 kg/cm.
Mit den angegebenen Daten erreicht die Zentrifuge die erste kritische Geschwindigkeit bei 227 U/min, die zweite kritische Geschwindigkeit bei 1134 U/min und die dritte kritische Geschwindigkeit bei 3274 U/min. Das Zentrum der Rotorneigung in diesen Phasen liegt bei 28,40 cm, 20,52 cm bzw. 21,51 cm unterhalb des Massezentrums. In der ersten und zweiten Phase liegt das Zentrum der Motorneigung 19, 40 bzw. 61,22 cm unterhalb des Massezentrums des Motors. In der dritten Phase liegt das Zentrum der Neigung 1,12 cm über­ halb des Massezentrums des Motors. In der ersten Phase ver­ hält sich die Rotorversetzung zur Motorversetzung wie 4.1 : 1 in der zweiten Phase ist das Verhältnis 1 : 2.6; in der drit­ ten Phase ist das Verhältnis 1 : 1.6.

Claims (9)

1. Welle zur Übertragung eines Drehmoments von einem Motor, der auf einer elastischen Unterlage befestigt ist, auf den Rotor einer Zentrifuge mit einer flexiblen Spindel, deren oberes Ende mit einem Anschlußteil ver­ bunden ist, der auswechselbar einen Rotor trägt, wobei das untere Ende der Spindel mit dem Motor verbunden ist und die Spindel einen relativ langen, dünnen und flexiblen Mittelteil zwischen Endstücken aufweist und von ineinandergreifenden Hülsen umgeben ist, gekennzeichnet durch
  • - eine innere rohrförmige Hülse (40), die mit dem Motor (14) verbunden ist und sich senkrecht zum Rotor (16) erstreckt,
  • - eine äußere rohrförmige Hülse (54), die mit dem An­ schlußteil (50) verbunden ist und sich senkrecht zum Motor (14) erstreckt,
  • - wobei die beiden rohrförmigen Hülsen (40, 54) konzen­ trisch die Spindel (30) umgeben und erste sowie zweite Zwischenräume (42, 56) zwischen dem Mittelteil (32) der Spindel (30) einerseits und zwischen sich selbst definieren, wobei der Mittelteil (32) der Spindel (30) bei seiner Schwingung bei der ersten und zumindest auch der zweiten kritischen Geschwindigkeit eine Eigenbalance erreicht und
  • - eine derartige Abstimmung der Längen der beiden rohr­ förmigen Hülsen (40, 54) einerseits und der Weiten der Zwischenräume (42, 56) andererseits, daß die seitliche Ausbiegung des Mittelteils (32) der Spindel (30) infolge einer Deformation über ihre ganze Länge zu keiner bleibenden Verformung bei der ersten und zumindest auch der zweiten kritischen Geschwindigkeit führt.
2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der ersten und zweiten Zwischenräume (42, 56), die an der Welle (18) anliegen, ausreichend ist, um die Schwingung der Welle (18) während des selbsttätigen Ausbalancierens zu erlauben.
3. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Rotor (16) mit einer lateralen Abweichung von der vertikalen Rotationsachse (57) rotiert und
  • - daß die Welle (18) eine Spannkraft entwickelt, die das polare Trägheitsmoment des Rotors (16) ausbalan­ ciert.
4. Welle nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite rohrförmige Hülse (40, 54) jeweils bis kurz vor die Verbindungsstücke (34, 36) reicht.
5. Welle nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Verbindungsstück (36) einen wesentlich kleineren Durchmesser hat als die Antriebswelle (38) des Motors (14).
6. Welle nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Mittelteil (32) der Spindel (30) sich vertikal über eine Länge von 14,60 cm erstreckt und einen Durchmesser von 0,64 cm hat.
7. Welle nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten ringförmigen Zwischenräume (42, 56) je eine Weite von ca. 1,29 mm haben und die innere Hülse (40) sich mit der äußeren Hülse (54) um etwa 129 mm überlappt.
8. Welle nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (50) einen konischen Teil (50 b) hat, auf dem der Rotor (16) aufliegt, und der Teil (50 b) mit einem harten Material beschichtet ist, das ein Verklemmen verhindert.
9. Welle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungs-Material eine nichtgalvanisierte Nickelpreparation mit PTFE ist.
DE19782814719 1978-03-29 1978-04-05 Flexible schaftkonstruktion fuer eine hochtraegheitszentrifuge Granted DE2814719A1 (de)

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