EP0380761A1 - Zentrifugenbecher - Google Patents

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Publication number
EP0380761A1
EP0380761A1 EP89119715A EP89119715A EP0380761A1 EP 0380761 A1 EP0380761 A1 EP 0380761A1 EP 89119715 A EP89119715 A EP 89119715A EP 89119715 A EP89119715 A EP 89119715A EP 0380761 A1 EP0380761 A1 EP 0380761A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cup
wall
centrifuge
plane
beaker
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89119715A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Meyer
Peter Dr. Pantucek
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.)
Heraeus Sepatech GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Heraeus Sepatech GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Heraeus Sepatech GmbH, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Heraeus Sepatech GmbH
Publication of EP0380761A1 publication Critical patent/EP0380761A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • B04B5/0421—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes pivotably mounted

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge cup for a rotor of the swivel cup type with two recesses formed on opposite outer walls in the region of the upper cup wall for receiving a carrying bolt each with a cylindrical recess as a specimen holder, which is mirror-symmetrical to two mutually perpendicular planes, the line of intersection with the axis of the cylindrical recess coincides, is constructed, the pivot axis of which lies in one plane.
  • centrifuge beakers are, for example, from the product information "Cryofuge R " 7000 (1.5M 4.88 / VNKr) from Heraeus Sepatech GmbH, D-3360 Osterode, on page 7 under accessory no. 607 can be seen.
  • Such a centrifuge beaker is suspended in a swing-out rotor with its recesses in support bolts which are arranged at the end of support arms, either a sample container or a plurality of sample tubes is inserted into the cylindrical recess.
  • a collar or collar is attached to the outer wall of the centrifuge cup, which reinforces this area of the cup.
  • a centrifuge cup of the same type is known from DE-OS 22 64 901. It is used specifically to hold blood bottles that are stored for soft or gentle storage via a liquid cushion and / or rubber insert in the holder of the centrifuge cup.
  • centrifuge cups have proven themselves well in use. However, in order to give them sufficient stability for the high forces occurring during centrifuging, they must be dimensioned sufficiently thick in their wall thickness. This applies in particular to the areas of the cup where the bearings engage and the areas of the floor-wall transition. As the known centrifuge beakers show, the areas that are particularly stressed are reinforced by material accumulation, for example in the form of an upper collar.
  • centrifuge beakers are subject to a plastic, reversible deformation, which inevitably leads to material fatigue after high load cycle cycles. If the sample bottles inserted into the receptacle of the centrifuge beaker, which are sometimes glass bottles, lie very close to the inner wall, such a deformation of the centrifuge beaker can lead to rupture.
  • the invention has for its object to provide a centrifuge cup of the type mentioned, which has increased stability compared to the known centrifuge cups with the same receiving volume and the same material, the wall thicknesses of the centrifuge cup should be minimized with a view to a low weight and small external dimensions .
  • the wall of the cup is reinforced in the upper region which has the cutouts in the direction of the plane which is perpendicular to the plane containing the pivot axis and the maximum of the wall thickness is in this plane in each case.
  • This formation of the different wall thicknesses in the upper region of the centrifuge cup counteracts plastic deformation.
  • the overall width of the centrifuge cup is kept small in the direction of the swivel axis, while the maximum reinforcement of the wall lies in the plane perpendicular to it, that is, in the direction in which the swivel cup swings out during centrifugation. There is sufficient space in this direction when a centrifuge is at rest.
  • the areas stressed less with regard to the deformation of the beaker are kept low in the proposed centrifuge beaker. Due to the minimum wall thickness of the centrifuge cup in the direction of its swivel axis, the width of the centrifuge cup is kept small, which increases the usable volume between the support arms of a swivel cup rotor.
  • the wall in its lower part facing away from the cutouts is reinforced in the direction of the plane which receives the pivot axis, the maximum of the wall thickness in each case being in the region of the flanks of the cutouts. It has been shown that the maximum stresses of the centrifuge cup in its lower area are rotated by 90 ° to the stress maxima of the upper area of the cup.
  • the strengthening of the cup wall should be carried out continuously in the circumferential direction. H. there should be no jumps in the form of paragraphs.
  • Ovals viewed in cross sections, are preferably selected as the outer contour of the cup, with the contour in the area of the cutouts being supplemented by such lines in such an oval.
  • an additional collar or collar can be useful, which adjoins the outer contour of the cup in a uniform thickness.
  • the cup, including the collar is usually made from a single cast; as an alternative, there is also the possibility to design the collar as a glass fiber ring.
  • the maximum reinforcement of the cup wall should be 50% - 100% compared to the minimum thickness of the cup wall. be. In contrast to this, the maximum reinforcement of the cup wall in the lower part of the cup should be rotated by 90 ° to the reinforcement in the upper region in comparison to the minimum thickness of the cup wall, 100% - 300%.
  • the centrifuge cup as shown in particular in FIG. 1, can be divided into a central area 1, a bottom area 2 and an upper area 3, which is reinforced with a collar or collar 4.
  • a recess 5 is milled in the form of a vertical groove, which ends in the collar or collar 4 of the centrifuge cup.
  • the trunnions of a support ring rotor are hung, on which the centrifuge cup then swings out during centrifugation.
  • the pivot axis of the centrifuge cup 1 is identified in FIG. 1 by the reference number 6.
  • the centrifuge cup has a cylindrical recess 7 as a sample holder.
  • a sample e.g. in a glass bottle.
  • the walls In the longitudinal direction 4, i.e. Seen in the direction of the axis 8 of the cylindrical recess 7, the walls have a different wall thickness, which changes from top to bottom with respect to horizontal cuts, with a mirror symmetry with respect to two mutually perpendicular planes 8, 9 with an intersection line of the planes with the axis 8 of the cylindrical recess 7 coincides, is observed.
  • the levels 9, 10 are oriented such that the pivot axis 6 runs in the level 9.
  • the centrifuge beaker In the upper region 3 of the centrifuge beaker, its wall is thickened in the direction of the plane 10, which is perpendicular to the plane 9 containing the pivot axis 6, while its thickness is tapered towards the plane 9 or recess 5.
  • the outer contour of the cup forms an oval, the collar 4 having a constant thickness around the entire circumference of the cup.
  • the thickness 11 of the wall of the cup in the upper region 3 in the direction of the plane 10 is twice the thickness 12 of the wall in the region of the plane 9. The transition between these different thicknesses 11, 12 takes place continuously, i. H. there are no jump points or discontinuities.
  • the different wall thicknesses of the cup are rotated by 90 ° from the central area 1 to the bottom area 2, i. H. the smallest thickness 11 of the wall is in the direction of the plane 10, while the greatest thickness 12 is 90 ° in the direction of the plane 9.
  • the greatest wall thickness of the cup in the area adjoining the recess 5 is three times the smallest wall thickness running in the direction of the plane 10.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Es ist ein Zentrifugenbecher bekannt für einen Rotor vom Schwenkbechertyp mit zwei an gegenüberliegenden Außenwänden im Bereich der oberen Becherwandung ausgebildeten (5) Aussparungen zur Aufnahme jeweils eines Tragebolzens mit einer zylindrischen Ausnehmung als Probenaufnahme, der spiegelsymmetrisch zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen (9, 10), deren Schnittlinie mit der Achse der zylindrischen Ausnehmung zusammfällt, aufgebaut ist, wobei dessen Schwenkachse in der einen Ebene (9) liegt. Um einen solchen Zentrifugenbecher so auszugestalten, daß er bei gleichem Aufnahmevolumen und gleichem Material eine erhöhte Stabilität aufweist, wobei die Wandstärken im Hinblick auf ein geringes Gewicht und kleine Außenabmessungen minimiert sein sollen, ist die Wand des Bechers im oberen, die Aussparungen aufweisenden Bereich in Richtung der Ebene (10), die auf der die Schwenkachse enthaltenen Ebene (9) senkrecht steht, verstärkt (11) ausgebildet und liegt das Maximum der Wandstärke jeweils in dieser Ebene.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zentrifugenbecher für einen Rotor vom Schwenkbechertyp mit zwei an gegenüberliegenden Außenwänden im Bereich der oberen Becherwandung ausgebildeten Aussparungen zur Aufnahme jeweils eines Tragebolzens mit einer zylindrischen Ausnehmung als Probenaufnahme, der spiegelsymmetrisch zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen, deren Schnittlinie mit der Achse der zylindrischen Ausnehmung zusammenfällt, aufgebaut ist, wobei dessen Schwenkachse in der einen Ebene liegt.
  • Derartrige Zentrifugenbecher sind beispielsweise aus der Produktinformation "CryofugeR" 7000 (1,5M 4.88/VNKr) der Heraeus Sepatech GmbH, D-3360 Osterode, auf Seite 7 unter der Zubehör-Nr. 607 ersichtlich. Ein solcher Zentrifugenbecher wird in einen Ausschwingrotor mit seinen Aussparungen in Tragbolzen, die am Ende von Tragarmen angeordet sindeingehängt, in die zylindrische Ausnehmung wird entweder ein Probenbehälter oder mittels Adapter mehrere Probenröhrchen eingesetzt. Im Bereich der Aussparungen, die die Tragezapfen aufnehmen, ist an die Außenwand des Zentrifugenbechers ein Kragen oder Bund angesetzt, der diesen Bereich des Bechers verstärkt.
  • Ein Zentrifugenbecher derselben Bauart ist aus der DE-OS 22 64 901 bekannt. Er dient speziell dazu, Blutkonservenflaschen aufzunehmen, die zur weichen bzw. schonenden Lagerung über ein Flüßigkeitspolster und/oder Gummieinlage in der Aufnahme des Zentrifugenbechers gelagert werden.
  • Solche Zentrifugenbecher haben sich im Einsatz gut bewährt. Um ihnen jedoch eine ausreichende Stabilität für die während des Zentrifugierens auftretenden hohen Kräfte zu geben, müssen sie in ihrer Wandstärke ausreichend dick dimensioniert werden. Dies gilt insbesondere für die Bereiche des Bechers, an denen die Lager angreifen sowie für die Bereiche des Boden-Wand-Überganges. Wie die bekannten Zentrifugenbecher zeigen, werden die Bereiche, die besonders stark beansprucht werden, durch Materialanhäufung, beispielsweise in Form eines oberen Kragens, verstärkt.
  • Sowohl die Praxis als auch Messungen zeigen, daß die Zentrifugenbecher einer plastischen, reversiblen Verformung unterliegen, die zwangsläufig nach hohen Lastwechselzyklen zu Materialermüdungen führen. Falls die in die Aufnahme des Zentrifugenbechers eingesetzten Probenflaschen, die mitunter Glasflaschen sind, sehr eng an der Innenwand anliegen, kann eine solche Verformung des Zentrifungenbechers zu einem Bersten führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugenbecher der eingangs genannten Art anzugeben, der im Vergleich zu den bekannten Zentrifugenbechern bei gleichem Aufnahmevoluumen und gleichem Material eine erhöhte Stabilität aufweist, wobei die Wandstärken des Zentrifugenbechers im Hinblick auf ein geringes Gewicht und kleine Außenabmessungen minimiert sein sollen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Wand des Bechers im oberen, die Aussparungen aufweisenden Bereich in Richtung der Ebene, die senkrecht auf der die Schwenkachse enthaltenden Ebene steht, verstärkt ausgebildet ist und das Maximum der Wandstärke jeweils in dieser Ebene liegt. Durch diese Ausbildung der unterschiedlichen Wanddicken im oberen Bereich des Zentrifugenbechers wird einer plastischen Verformung entgegengewirkt. Hierbei wird die Baubreite des Zentrifugenbechers in Richtung der Schwenkachse gesehen gering gehalten, während die maximale Verstärkung der Wand in der senkrecht dazu verlaufenden Ebene liegt, also in derjenigen Richtung in der der Schwenkbecher während des Zentrifugierens ausschwenkt. In dieser Richtung ist im Ruhezustand einer Zentrifuge ausreichender Raum vorhanden. Im Gegensatz zu einem Zentrifugenbecher mit einer gleichbleibenden Wandstärke in Umfangsrichtung bei dem die Wandstärke den maximal beanspruchten Zonen angepaßt sind, werden bei dem vorgeschlagenen Zentrifugenbecher die hinsichlich der Verformung des Bechersweniger beanspruchten Bereiche gering gehalten. Durch die mininale Wandstärke des Zentrifugenbechers in Richtung seiner Schwenkachse wird gleichzeitig die Baubreite des Zentrifugenbechers klein gehalten, wodurch das nutzbare Volumen zwischen den Tragarmen eines Schwenkbecherrotors größer wird.
  • In einer weiteren Optimierung des Zentrifugenbechers wird in seinem unteren den Aussparungen abgekehrten Teil die Wand in Richtung der Ebene, die die Schwenkachse erhält, verstärkt ausgebildet, wobei das Maximum der Wandstärke jeweils im Bereich der Flanken der Aussparungen liegt. Es hat sich gezeigt, daß die maximalen Beanspruchungen des Zentrifugenbechers in seinem unteren Bereich um 90° gedreht zu den Beanspruchungsmaxima des oberen Bereich des Bechers liegen.
  • Um die Zugkräfte gleichmäßig über den Umfang des Zentrifugenbechers zu verteilen, sollte die Verstärkung der Becherwandung in Umfangsrichtung gesehen stetig erfolgen, d. h. es sollten keine Sprungstellen in Form von Absätzen auftreten. Bevorzugt werden als Außenkontur des Bechers in Querschnitten gesehen Ovale gewählt, wobei die Kontur im Bereich der Aussparungen zu einem solchen Oval durch gedachte Linien ergänzt wird.
  • Da der obere Bereich des Bechers durch die dort ansetzenden Lager besonders hoch beansprucht wird, kann ein zusätzlicher Kragen oder Bund von Nutzen sein, der sich an die Außenkontur des Bechers in einer gleichmäßigen Dicke anschließt. Überlicherweise ist der Becher einschließlich des Kragens aus einem Guß gefertigt; als Alternative bietet sich auch die Möglichkeit an den Kragen als Glasfaserring auszubilden.
  • Im oberen Bereich des Bechers sollte die maximale Verstärkung der Becherwandung im Vergleich zur minimalen Dicke der Becherwandung 50 % - 100 % betragen. Im Gegensatz hierzu sollte im unteren Teil des Bechers die maximale Verstärkung der Becherwandung im Vergleich zur minimalen Dicke der Becherwandung um 90° zu der Verstärkung im oberen Bereich gedreht, 100 % - 300 % betragen.
  • Als weitere vorteilhafte Maßnahme hat sich eine Dimensionierung des Zentrifugenbechers erwiesen bei der die minimale Dicke der Becherwandung zuzüglich der Dicke des Kragens im oberen Bereich des Bechers etwa der maximalen Dicke der Becherwandung im unteren Bereich des Bechers entspricht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • Figur 1 eine Seitenansicht eines Zentrifugenbechers vom Schwenkbechertyp,
    • Figur 2 eine Ansicht auf den Zentrifugenbecher nach Figur 1 in Richtung des Pfeiles I in Figur 1,
    • Figur 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Figur 1,
    • Figur 4 einen vertikalen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Figur 2 und
    • Figur 5 einen vertikalen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V in Figur 2.
  • Der Zentrifugenbecher, wie ihn insbesondere Figur 1 zeigt, kann in einen mitteleren Bereich 1, in einen Bodenbereich 2 und einen oberen Bereich 3, der mit einem Bund oder Kragen 4 verstärkt ist, unterteilt werden. An zwei gegenüberliegenden Seiten ist jeweils eine Aussparung 5 in Form einer vertikalen Nut eingefräst, die in dem Bund oder Kragen 4 des Zentrifugenbechers endet. In diese Aussparung 5 werden die Lagerzapfen eines Tragringrotors eingehängt, an denen der Zentrifugenbecher dann beim Zentrifugieren ausschwenkt. Die Schwenkachse des Zentrifugenbechers 1 ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet.
  • Der Zentrifugenbecher weist eine zylindrische Ausnehmung 7 als Probenaufnahme auf. In diese Ausnehmung kann eine Probe, z.B. in eine Glasflasche, eingesetzt werden. In Längsrichtung 4, d.h. in Richtung der Achse 8 der zylindrischen Ausnehmung 7 gesehen, weisen die Wände eine unterschiedliche Wandstärke auf, die sich hinsichtlich horizontaler Schnitte von oben nach unten ändert, wobei eine Spiegelsymmetrie hinsichtlich zwei aufeinander senkrecht stehender Ebenen 8,9 mit einer Schnittlinie der Ebenen, die mit der Achs 8 der zylindrischen Ausnehmung 7 zusammenfällt, eingehalten wird. Die Ebenen 9, 10 sind derart orientiert, daß die Schwenkachse 6 in der Ebene 9 verläuft.
  • Im oberen Bereich 3 des Zentrifugenbechers ist dessen Wand in Richtung der Ebene 10, die auf der die Schwenkachse 6 enthaltenen Ebene 9 senkrecht steht, verdickt ausgebildet, während sie zu der Ebene 9 bzw. Aussparung 5 hin in ihrer Stärke verjüngt ist. Durch diese Formgebung bildet die Außenkontur des Bechers ein Oval, wobei der Kragen 4 um den gesamten Unfang des Bechers eine gleichbleibende Dicke aufweist. Die Dicke 11 der Wand des Bechers im oberen Bereich 3 in Richtung der Ebene 10 beträgt das Doppelte der Dicke 12 der Wand im Bereich der Ebene 9. Der Übergang zwischen diesen unterschiedlichen Dicken 11, 12 erfolgt kontinuierlich , d. h. es sind keine Sprungstellen oder Unterstetigkeiten vorhanden. Vom mittleren Bereich 1 zum Bodenbereich 2 hin sind die unterschiedlichen Wanddicken des Bechers im Gegensatz zum oberen Bereich 3 um 90° gedreht, d. h. die geringste Dicke 11 der Wand befindet sich in Richtung der Ebene 10, während die größte Dicke 12 90° dazu in Richtung der Ebene 9 verläuft. Im unteren Teil des Bechers beträgt die größte Wandstärke des Bechers im Bereich, der an die Aussparung 5 anschließt, das dreifache der in Richtung der Ebene 10 verlaufenden geringsten Wandstärke. Des weiteren ist in den Figuren 2 und 3 in Verbindung mit Figur 4 zu erkennen, daß in der Ebene 9, die die Schwenkachse 6 enthält, die minimale Dicke der Becherwandung zuzüglich der Dicke der Kragens 4 im oberen Bereich 3 des Bechers etwa der maximalen Dicke der Becherwandung im unteren Bereich 2, 3 des Bechers entspricht.

Claims (8)

1. Zentrifugenbecher für einen Rotor vom Schwenkbechertyp mit zwei an gegenüberliegenden Außenwänden im Bereich der oberen Becherwandung ausgebildeten Aussparungen zur Aufnahme jeweils eines Tragebolzens mit einer zylindrischen Ausnehmung als Probenaufnahme, der spiegelsymmetrisch zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen, deren Schnittlinie mit der Achse der zylindrischen Ausnehmung zusammenfällt, aufgebaut ist, wobei dessen Schwenkachse in der einen Ebene liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Bechers im oberen, die Aussparungen aufweisenden Bereich (3) in Richtung der Ebene (10), die senkrecht auf der die Schwenkachse (6) enthaltenden Ebene (9) steht, verstärkt ausgebildet ist und das Maximum der Wandstärke jeweils in dieser Ebene (10) liegt.
2. Zentrifugenbecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren den Aussparungen (5) abgekehrten Teil des Bechers die Wand in Richtung der Ebene (9), die die Schwenkachse (6) enthält, verstärkt ausgebildet ist und das Maximum der Wandstärke jeweils im Bereich der Flanken der Aussparungen (5) liegt.
3. Zentrifugenbecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der Becherwandung in Umfangsrichtung gesehen stetig erfolgt.
4. Zentrifugenbecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Bechers in Querschnitten gesehen und über die Aussparungen (5) ergänzt in ihrer Außenkontur Ovale bildt.
5. Zentrifugenbecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich (3) des Bechers an die verstärkte Außenkontur ein Kragen (4) gleichmäßiger Dicke angesetzt ist.
6. Zentrifugenbecher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich (3) des Bechers die maximale Verstärkung der Becherwandung im Vergleich zu der minimalen Dicke der Becherwandung 50 bis 100 % beträgt.
7. Zentrifugenbecher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich (2,3) des Bechers die maximale Verstärkung der Becherwandung im Vergleich zur minimalen Dicke der Becherwandung 100 % bis 300 % beträgt.
8. Zentrifugenbecher nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene (9), die die Schwenkachse (6) enthält, die minimale Dicke der Becherwandung zuzüglich der Dicke des Kragens (4) im oberen Bereich des Bechers etwa der maximalen Dicke der Becherwandung im unteren Bereich (2,3) des Bechers entspricht.
EP89119715A 1989-02-03 1989-10-24 Zentrifugenbecher Withdrawn EP0380761A1 (de)

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