DE801544C

DE801544C - Zentrifuge zum Abscheiden von in Probefluessigkeiten verschlaemmten Teilchen o. dgl.

Info

Publication number: DE801544C
Application number: DEP41873D
Authority: DE
Inventors: Karl Oskar Lennar Silverstolpe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-06-15
Filing date: 1949-05-06
Publication date: 1951-01-11
Also published as: FR985625A; US2604261A; GB660492A; BE489291A; BE489298A; CH273127A; DK75348C

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Abscheiden von in Probeflüssigkeiten verschlämmten Teilchen oder Stoffen, z. B. Salzen, Zellen, Bakterien o. dgl., in medizinischen Proben. Eine derartige Zentrifuge besitzt in der Regel eine lotrechte Welle, die z. B. mittels eines elektrischen Motors mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird, und eine gerade Anzahl Hülsen zum Halten der Röhren, in denen die Probeflüssigkeiten

ίο während des Zentrifugierens eingeschlossen sind, wobei die Hülsen in einer an der Welle befestigten horizontalen Scheibe, einem Armkreuz ο. dgl. beweglich angebracht sind, so daß die Röhren während des Zentrifugierens in radialer Richtung ausschlagen können.

Die bisher bekannten Konstruktionen einer derartiger Zentrifuge leiden jedoch an dem Übelstand, daß die Resultierende der Kräfte, die auf die Flüssigkeit in einer Röhre während der verschiedenen Phasen eines Zentrifugierungsvorganges wirken, d. h. während des Anlassens bis auf volle Drehzahl, während des Zentrifugierens bei dieser Drehzahl eine gewisse Zeitlang und während des Anhaltens unter Herabsetzung der Drehzahl bis auf Null, nicht die ganze Zeit über in die Längsrichtung der Röhre fällt, sondern in verschiedene Richtungen verschoben wird. Es setzen sich daher nicht alle Teilchen am Hoden der Röhre oder an ihrem Bodenverschluß ab; vielmehr sammelt sich ein Teil von ihnen auf der einen Seite unten in der Röhre. Bleibt die Zentrifuge stehen, so erhält die Resultierende eine andere Richtung, so daß Wallungen in der Flüssigkeit in der Röhre entstehen, wodurch ausgeschiedene Teilchen teilweise die Tendenz haben.

wieder in der Flüssigkeit verschlämmt zu werden. Dies hat man durch Schrägstellen der Hülsen in der Scheibe oder dem Armkreuz zu überwinden versucht, so daß die Mündungen der Röhren beim Umlaufen der Zentrifuge vorn liegen; aber damit wird nur gewonnen, daß die Röhren eine zweckentsprechende Richtung während des Anlassens (der Beschleunigung) der Zentrifuge, nicht aber während des eigentlichen Zentrifugierens und während des

ίο Anhaftens (der Verzögerung) der Zentrifuge einnehmen, weshalb die Gefahr des Auftrübens bestehenbleibt. Den modernen, erhöhten Anforderungen an eine quantitative Zentrifugiermethode, z. B. beim Harnsediment u. dgl., wo es gilt, die Anzahl der pro Volumeneinheit Flüssigkeit verschlammten Teilchen zu bestimmen, wird somit auch eine Zentrifuge mit schräggestellten Hülsen nicht gerecht.

Diesen Anforderungen entspricht indessen die Zentrifuge gemäß vorliegender Erfindung, die eine vollständig automatische Einstellung der Röhren und ihrer Hülsen während der verschiedenen Phasen des Zentrifugierens gestattet und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß paarweise diametral zueinander angeordnete Hülsen an der mit der lotrechten Triebwelle der Zentrifuge verbundenen horizontalen Scheibe o. dgl. in derartiger Weise befestigt sind, z. B. mit Hilfe eines Kardan- oder Kugelgelenkes, daß die Hülsen während der verschiedenen Phasen des Zentrifugierens sich in die Richtung der Resultierenden der in jedem Augenblick auf die jeweilige Hülse mit gefüllter Röhre wirkenden Kräfte frei einstellen können, unabhängig davon, ob die Geschwindigkeit der Zentrifuge hoch oder niedrig ist.

Die Zentrifuge gemäß der Erfindung weist außerdem den Vorteil auf, daß die Hülsen bei schneller Beschleunigung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung ausschwingen, wodurch die Beanspruchung der in die Hülsen eingesetzten Glasproberöhren erheblich herabgesetzt wird, so daß die Gefahr eines Zerbrechens der Glasröhren wesentlich vermindert ist.

Auf der Zeichnung sind schematisch verschiedene Ausführungsformen der Zentrifuge nach der Erfindung dargestellt.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Kardangelenkaufhängungen der Hülsen, während die Fig. 5 und 6 eine Kugelgelenkaufhängung der Hülsen veranschauliehen.

Fig. ι bis 3 zeigen im Grundriß drei Hülsenaufhängungen mit doppelten Ringen, die in verschiedenen Winkeln zu einer Linie zwischen der Mittellinie der Triebwelle und dem Zentrum der I

Hülse angeordnet sind. Fig. 4 zeigt die Hülsenauf- I hängung nach Fig. 1 in einem Längsschnitt. Fig. 5 -_t zeigt die Hülsenaufhängung im Querschnitt und Fig. 6 im Grundriß.

In den Fig. 1 bis 4 bezeichnen 1 die lotrechte Triebwelle der Zentrifuge und 2 die Hülse zur Aufnahme einer Proberöhre oder einer Mehrzahl solcher Röhren, in die die zu zentrifugierende Flüssigkeit gefüllt ist. Die Hülse 2 ist in einen inneren Ring 4 eingesetzt, der mit zwei diametral zueinander angebrachten Zapfen 6 und 7 versehen ist, die in einem äußeren Ring 5 gelagert sind, so daß der Ring 4 mit den Zapfen 6 und 7 frei im Ring 5 schwingen kann. Der Ring 5 ist seinerseits mit zwei diametral zueinander angeordneten Zapfen 8 und 9 versehen, die in einer an der Triebwelle 1 befestigten Scheibe oder einem Armkreuz 3 gelagert sind, so daß der Ring 5 mit den Zapfen 8 und 9 frei in der Scheibe 3 schwingen kann. Die Zapfen 6 und 7 bzw. 8 und 9 sind zweckmäßig derartig plaziert, daß ihre Mittellinien sich unter rechten Winkeln schneiden, wobei eine dieser beiden Linien radial zur Triebwellenmitte verläuft. An Stelle von rechten Winkeln kann man jedoch auch andere Winkel bis herab zu 45⁰ oder weniger wählen. Vorteilhafterweise werden die Zapfen derart angeordnet, daß die beiden Mittellinien denselben Winkel mit der Verbindungslinie zwischen der Mitte der Ringe und der Hülse und der Mitte der Triebwelle bilden, so daß die Mittellinie der Zapfen 6 und 7 einen Winkel von o° bis 90⁰ und die andere Mittellinie einen Winkel von 90⁰ bis o° mit der genannten Verbindungslinie bilden. In Fig. 1 ist der erstgenannte Winkel o° und der andere Winkel 90⁰, in Fig. 2 sind die Winkel 90⁰ bzw. o°, und in Fig. 3 sind beide Winkel 45⁰, obwohl, wie erwähnt, auch andere Winkel benutzt werden können.

Beim Zentrifugieren mit voller Geschwindigkeit sollen die Hülsen 2 mit den Proberöhren zweckmäßig horizontale Lagen einnehmen, was jedoch bei der Ausführung nach Fig. 2 nicht möglich ist, bei der die Scheibe 3 die Hülsen daran hindert, die vollständig horizontale Lage zu erreichen. Um zu verhindern, daß die Hülsen über die horizontale Lage hinausschwingen, wird der Ring, der die Bewegung der Hülsen in den durch die Mittellinie der Triebwelle gehenden Ebenen regelt, oder ein anderer Teil der Zentrifuge, z. B. die Scheibe bzw. das Armkreuz, mit einem Anschlag 10, z. B. in Form eines Absatzes, Zapfens o. dgl., versehen, der den genannten Ring daran hindert, größere Ausschlage als 90⁰ aufwärts zu machen. Ein ähnlicher Anschlag 11, der die Hülse daran hindert, beim Anhalten der Zentrifuge mehr als bis zur Ausgangslage, z. B. der lotrecht abwärts gerichteten Lage, zurückzuschwingen, wird zweckmäßig an irgendeinem anderen Teil der Zentrifuge, z. B. am Ring 5 oder an der Scheibe 3, angebracht. Der Ring, der es der Hülse ermöglicht, eine solche Lage einzunehmen, daß ihre Mittellinie einen Winkel mit der Vertikalebene durch die Mittellinie A-A der Triebwelle und den Mittelpunkt B der Hülse bildet, ist auch zweckmäßig mit Vorrichtungen, z. B. Anschlägen 12 und 13, in Form von Absätzen, Zapfen o. dgl. versehen, die an dem genannten Ring oder einem anderen Teil der Zentrifuge angeordnet sind und die verhindern, daß der letztgenannte Winkel mehr als eine gewisse Größe, z. B. 30⁰ bis 45°, in einer der beiden Richtungen erreicht, und somit den Ausschlag der Hülsen nach der Seite zu beim Anlassen und Anhalten der Zentrifuge begrenzen. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Zapfen des

Claims

Ringes, der die seitlichen Bewegungen der Hülse ermöglicht, ziemlich hart in die Lageröffnungen einzupassen, damit die Bewegung der Hülse in diesen Richtungen nicht zu schnell vor sich geht.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 ist jede Hülse in einem Kugelgelenk gelagert, das aus einem kugelförmigen Halter 14 für die Hülse besteht, der in einer in der Scheibe 3 angebrachten oder mit ihr verbundenen kugelförmigen Schale 15 beweglich gelagert ist. I'm größere Ausschläge des Halters 14 und der Hülse 2 zu ermöglichen, ist die Schale 15 zweckmäßig sowohl oben wie unten mit Aussparungen 10 versehen. Hei dieser Ausführung sind jedoch die Ausschläge der Hülse in verschiedenen Richtungen ziemlich begrenzt. Damit die Hülse in vollständig horizontale Lage ausschwingen kann, ist es deshalb ratsam, die Schale 15 mit einer Aussparung 17 zu versehen, die gegenüber der Linie A-A radial nach außen gerichtet ist. I )er Winkel dieser Aussparung kann den verschiedenen Ausschlägen in verschiedenen Richtungen angepaßt werden, die die Hülse während der verschiedenen Phasen des Zentrifugiereus ausführen können soll.

Er ist aber dadurch begrenzt, daß die Schale 15 eine genügende Auflagefläche zum Aufnehmen der auf den 1 lülsenhalter wirkenden Kräfte aufweisen muß. Die Winkelöffnung, die bis zu 10', 15°, 20 .

²5°, 3°° in jeder Richtung betragen kann, ist vom Verhältnis des Durchmessers der Hülse zum Durchmesser des Kugelhalters abhängig. Auch in dieser Ausführung soll der Halter in die Schale ziemlich hart eingepaßt sein, damit die Hülse nicht allzu schnell in die verschiedenen Richtungen während der verschiedenen Phasen des Zentrifugierens ausschwingt.

Durch Linsätze bekannter Art können mehrere Proberöhren, gewöhnlich bis zu drei, in die Hülse eingesetzt und gleichzeitig zentrifugiert werden. Hierbei ist es klar, dal.l in jedem Linzelfall gleiche Hülsen, gleiche Aufhängevorrichtungen für diese, gleiche Linsätze und die gleiche Anzahl von Proberöhren mit gleichen Mengen Flüssigkeit in jeder Hülse in diametraler Anordnung zueinander angewendet werden müssen, damit die Zentrifuge während des Zentrifugierens ausbalanciert ist. Am zweckmäßigsten ist es selbstverständlich, wenn die Hülsen, Linsätze usw. an jeder Seite der Scheibe bzw. des Armkreuzes das gleiche Gewicht besitzen. Ks hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Masse der eigentlichen Aufhängevorrichtung für die Hülse so gering wie möglich zu halten und der Hülse eine relativ große Masse und somit auch ein relativ großes Gewicht zu geben. Hierdurch erreicht man. daß bei der Verzögerung der Zentrifuge die Hülse mit der Röhre oder den Röhren eine Lage nach vorn in einem schiefen Winkel (z. 15. von einigen Graden) einnimmt, was wesentlich zur \ erhinderung des Auftrübens während des Anhaltens der Zentrifuge beiträgt.

Die Erfindung ist nicht an die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen gebunden; vielmehr können diese in verschiedener Weise und Hinsicht geändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. So brauchen beispielsweise die Mitte des Ringes 4 und die Mitte des Ringes 5 nicht zusammenfallen, sondern können in verschiedener Höhe längs der Mittellinie der Hülse 2 liegen, wenn z. B. der eine Ring oder beide Ringe bügeiförmig ausgeführt sind.

PΛ T I·: N T A N S P R CCIIK:

ι. Zentrifuge zum Abscheiden von in Probeflüssigkeiten verschlämmten Teilchen u. dgl., die aus einer lotrechten Triebwelle mit einer an ihr befestigten horizontalen Scheibe, einem Armkreuz o. dgl. und einer geraden Anzahl in dieser bzw. diesem beweglich gelagerter Hülsen für Proberöhren für die zu behandelnden Flüssigkeiten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß paarweise diametral zueinander angeordnete Hülsen (2) an der mit der lotrechten Triebwelle (1) der Zentrifuge verbundenen horizontalen Scheibe (3) o. dgl. in derartiger Weise befestigt sind, dall die Hülsen während der verschiedenen Phasen des Zentrifugierens sich in die Richtung der Resultierenden der in jedem Augenblick auf die jeweilige Hülse mit gefüllter Proberöhre oder gefüllten J'roberöhren wirkenden Kräfte frei einstellen können.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) in einem inneren Ring (4; angebracht ist, der mit zwei gegenüber dem Mittelpunkt (B) des Ringes diametral zueinander angeordneten Zapfen (6, 7) in einem äußeren konzentrischen Ring (5) aufgehängt ist. der seinerseits mit zwei gegenüber dem Mittelpunkt (B) des äußeren Ringes diametral zueinander angeordneten Zapfen (S, 9) in der Scheibe (3; aufgehängt ist, wobei die durch die Mittellinien der Zapfen (6, 7) des inneren Ringes (4) gehende Linie in der Ringebene einen Winkel von o° bis 90⁰ mit der Verbindungslinie zwischen der Mittellinie (A-A) der Triebwelle (1) und dem Mittelpunkt (B) des inneren Ringes (4) und die durch die Mittellinien der Zapfen (8, 9) des äußeren Ringes (5) gehende Linie einen Winkel von 90° bis o° mit der genannten Verbindungslinie bildet.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) in einem Ring (4) angebracht ist, der in zwei Punkten (6, 7), die auf ein und demselben Radius durch die Mittellinie (A-A) der Triebwelle (i) liegen, in einem zweiten Ring (5) aufgehängt ist, der seinerseits in zwei Punkten (S, 9), die den gleichen radialen Abstand von der genannten Mittellinie aufweisen, in der Scheibe (3) aufgehängt ist.
4. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) in einem Ring (4) angebracht ist, der in zwei Punkten (6, 7) mit gleichem radialen Abstand von der Mittellinie (A-A) der Triebwelle (1) in einem zweiten Ring (5) aufgehängt ist, der

seinerseits in zwei Punkten {8, 9), die auf ein und demselben Radius durch die genannte Mittellinie und in gleichem Abstand vom Mittelpunkt (B) des zweiten Ringes liegen, in der Scheibe (3) aufgehängt ist.
5. Zentrifuge nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Ansätze, Zapfen oder andere Anschläge (12, 13) an demjenigen Ring (5 oder 4), der eine Bewegung der Hülse im Winkel zu der Vertikalebene durch die Mittellinie (A-A) der Triebwelle (1) und den Mittelpunkt (B) der Hülse zuläßt, oder an einem anderen Teil der Zentrifuge, z. B. an der Scheibe (3), angebracht sind, | um die genannte Winkelbewegung der Hülse zu ! begrenzen.
6. Zentrifuge nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Ansätze, Zapfen oder andere Anschläge (10, 11) an demjenigen Ring (4 oder 5), der die Bewegung der Hülse in der Vertikalebene durch die Mittellinie (A-A) der Triebwelle (1) und den Mittelpunkt (B) der Hülse zuläßt, oder an einem anderen Teil der Zentrifuge, z. B. an der Scheibe (3), angebracht sind, um die Hülse daran zu hindern, sich in der genannten Vertikalebene über die Horizontallage hinaus zu bewegen bzw. beim Anhalten der Zentrifuge über die nach unten gerichtete Vertikallage zurückzuschwingen.
7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) in einem kugelförmigen Halter (14) angebracht ist, der in einer kugelförmigen, in der Scheibe (3) angebrachten oder mit ihr verbundenen Schale (15) gelagert ist, die zweckmäßig mit Aussparungen (16) an der Ober- und Unterseite versehen ist, um größere Bewegungen der Hülse zu ermöglichen.
8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Schale (15) eine derart abgepaßte, nach außen gerichtete Aussparung (17) besitzt, daß der Halter (14) mit der Hülse sich in einem Winkel von 0.0⁰ in der Vertikalebene durch die Mittellinie (A-A) der Triebwelle (1) und den Mittelpunkt (B) der Hülse und in einem gewissen Winkel, z. B. io°, 15°, 2o°, 25⁰, 30⁰, gegenüber der genannten Vertikalebene während der Beschleunigung und Verzögerung der Zentrifuge bewegen kann.
9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der eigentlichen Aufhängevorrichtung (5 bis 13 bzw. 14) für die Hülse so gering wie möglich gewählt ist, während die eigentliche Hülse eine relativ große Masse besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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