WO2019121581A1 - Zentrifugenrotor - Google Patents

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WO2019121581A1
WO2019121581A1 PCT/EP2018/085334 EP2018085334W WO2019121581A1 WO 2019121581 A1 WO2019121581 A1 WO 2019121581A1 EP 2018085334 W EP2018085334 W EP 2018085334W WO 2019121581 A1 WO2019121581 A1 WO 2019121581A1
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WO
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centrifuge rotor
recess
lid
cover
spring element
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PCT/EP2018/085334
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English (en)
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Inventor
Christoph KNOSPE
Steffen Kühnert
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Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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Publication date
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Priority to EP18826285.1A priority patent/EP3727700B1/de
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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B21/00—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
    • F16B21/10—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts
    • F16B21/16—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts with grooves or notches in the pin or shaft
    • F16B21/18—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings by separate parts with grooves or notches in the pin or shaft with circlips or like resilient retaining devices, i.e. resilient in the plane of the ring or the like; Details
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    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B04B2007/025—Lids for laboratory centrifuge rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge rotor according to the preamble of claim 1.
  • Centrifuge rotors are used in centrifuges, especially laboratory centrifuges, to separate the components of samples centrifuged therein, utilizing inertia. In this case, ever higher rotational speeds are used to achieve high Entmischungsra.
  • Laboratory centrifuges are centrifuges whose rotors operate at preferably at least 3,000, preferably at least 10,000, in particular at least 15,000 revolutions per minute and are usually placed on tables. In order to be able to place them on a work table, they have, in particular, a form factor of less than 1 m ⁇ 1 m ⁇ 1 m, so their installation space is limited.
  • the depth of the device is limited to max. 70 cm.
  • samples are centrifuged at certain temperatures.
  • samples containing egg whites and the like may not be overheated so that the upper limit for tempering such samples is in the range of + 40 ° C by default.
  • certain samples are by default cooled to + 4 ° C (the anomaly of the water starts at 3.98 ° C).
  • Passive systems are based on exhaust-assisted cooling or ventilation. This air is passed directly past the centrifuge rotor, creating a
  • the samples to be centrifuged are stored in sample containers and these sample containers are rotationally driven by means of the centrifuge rotor.
  • the centrifuge rotors are usually rotated by means of a vertical drive shaft, which is driven by an electric motor in rotation.
  • the sample containers can contain the samples directly or in the sample containers own sample containers are used, which contain the sample, so that in a sample container, a plurality of samples can be centrifuged simultaneously.
  • centrifuge rotors usually have a lower part and a lid, wherein in the closed state of the lid between
  • Base and lid forms an interior in which the sample containers can be arranged to centrifuge the samples in a suitable centrifuge. If the sample vessels are arranged at a fixed predetermined angle in the centrifuge rotor, then it is a so-called fixed-angle rotor.
  • the lower part For connection to the centrifuge, the lower part is usually provided with a hub which can be coupled to the motor-driven drive shaft of the centrifuge.
  • the lid in turn is normally closable with the lower part afterbil det.
  • an aerosol-tight seal between the lid and the lower part wherein, for example, the fixed angle rotor FA-45-48-11 Eppen village ® , which is used for example in the laboratory centrifuge 5430 R Eppendorf ® , has a disc-like cover, in which a radially outwardly open groove is arranged, wherein the groove tet a O-ring as a sealant beinhal.
  • the lid is inserted when closing in a corresponding approximately vertically extending recess of the lower part and clamped down, wherein the O-ring is clamped between the groove and the side wall of the lower part, thereby causing the seal.
  • the aerosol-tight seal allows the centrifuge containers to be easily transported and manipulated without the risk of contaminating the centrifuge or the environment.
  • the closure between the lid and lower part can be designed differently.
  • centrifuge rotors are known in which a kind of bayonet fitting is used, so that only about one half turn of a corresponding locking nut must be completed until the lock is fixed.
  • An example of such a centrifuge rotor is the model FA-45-18-11 of the company. Eppendorf ®.
  • the closure is realized in the form of a movement thread, the pitch angle is selected so that the locking nut rotates automatically with their locking cam due to the weight of the lid to just before the closing position.
  • a rubber-elastic seal a positive locking imple light, as described in EP 2024097 Al.
  • the lid only has to be put on with one hand, after which the locking nut automatically rotates up to the locking position.
  • the closure should be closable and releasable with only one hand.
  • the closure should be structurally simpler and cheaper to produce.
  • the closure is formed by a recess and a corresponding spring element.
  • the Fe derelement can itself provide a spring action or it can also be Be element that is spring-mounted. Due to the spring effect, the closure can be easily closed and opened again.
  • the centrifuge rotor according to the invention thus has a lower part and a lid, wherein the centrifuge rotor has an axis of rotation, wherein the lid is attachable to the lower part along the axis of rotation in a closing direction and along the axis of rotation in a detaching direction, wherein in the closed state of the lid, a closure between the lower part and the lid, and is characterized in that at least one of the elements lower part and cover has at least a first recess into which engages in the closed state of the lid at least one spring element which is arranged on the other of the elements lid and base is.
  • the first recess and the spring element are adapted to provide a clip connection.
  • a clip connection is a positive locking connection, wherein at least one locking element is elastic.
  • the closure can be actuated particularly easily and without further parts actuating the spring element.
  • the first recess is designed to open perpendicular to the axis of rotation.
  • the closure is not subjected to any releasing axial forces in the course of the centrifugation, whereby there are no moments for releasing the closure and thus it is particularly safe.
  • a special shape and / or position of the first groove can be achieved additional Lich that the lid is exposed to a forming occlusive axial force by which it is pressed onto the lower part.
  • the groove could be formed asymmetrically, with respect to the rotation axis more vertical formation of the side wall in the release direction and with respect to the rotation axis more inclined formation of the side wall in the closing direction.
  • the groove can also easily against the spring element Be solved offset direction, so that the spring element biases the groove in the closing direction.
  • the first recess is formed as a first annular groove. Then, the shutter can be actuated for all azimuthal alignments between the lid and base so that it is very comfortable.
  • the first recess has a release aid, which is preferably formed as a first chamfer or rounding, by which the spring element is brought out of engagement with the first recess when removing the lid from the lower part. This allows the closure when releasing very easy and thus be operated without much effort.
  • a closing aid is arranged, which is preferably formed as a second chamfer or rounding, through which the spring element when attaching the lid on the lower part into engagement with the first depression. This allows the closure when closing very easy and thus be operated without much effort.
  • the first recess has a third chamfer or rounding with respect to the release direction on the side facing away from the lower part.
  • the first and / or the second and / or the third chamfer has an angle in the range of 30 ° to 80 °, preferably 45 ° to 75 °, in particular 60 °, with respect to the axis of rotation. At these angles, a particularly good respective function is guaranteed.
  • a chamfer can However, a rounding be used, the rounding may be formed as a concave or convex curve.
  • the spring element is designed as a ring element, preferably as an annular spring, in particular as a diametrical spring.
  • a diametrical spring instead of a diametrical spring as a ring element, for example, a 0-ring could be used.
  • a ring element is understood to be an element extending around the axis of rotation.
  • spring elements may be provided which surround the axis of rotation only in sections, example, even punctiform.
  • spiral or slide metric springs could be present only in sections.
  • it could be spring-loaded ball elements as spring elements.
  • resilient plungers could be used.
  • a diametrical spring is understood to be a spring whose winding is not inclined in parallel with respect to the direction of the cross section of the spring but inclined in one direction.
  • the angle of inclination is in the range of 20 ° to 70 °, preferably 30 ° to 60 °, most preferably 40 ° to 50 ° and is in particular 45 °.
  • the spring element is arranged in a second recess, which is preferably designed as a second annular groove, wherein the second annular groove in particular with respect to the axis of rotation has vertically extending lateral boundaries.
  • the spring element is held particularly secure.
  • the spring element has a cross-section with respect to its turns and, in the opened state of the lid, at least a quarter, preferably at least half, of this cross-section is located in the second recess. As a result, the closure is very smooth and the spring element is kept very secure.
  • the lid and / or the lower part has an undercut, which serves as a handle for supporting the centrifuge rotor, wherein the undercut preferably jumps against the lid before.
  • a part of the lower part extends in the closed state through the lid and serves as a carrying aid for the centrifuge rotor, wherein this part is preferably offset in color relative to the lid.
  • the part of the lower part as at least two spaced with respect to the axis of rotation and / or fashionlie ing arranged support handle elements is formed, which preferably complement with korres pondierenden elements of the lid to a continuous handle formed. Then the wearing is very comfortable possible.
  • a part of the lower part extends in the closed state through the lid and serves as a support for the centrifuge rotor, said part of the lower part as at least two spaced with respect to the axis of rotation and / or oppositely arranged support handle elements is
  • aded det the preferably supplement with corresponding elements of the lid to a continuous handle
  • This embodiment can therefore regardless of whether at least one of the elements Lower part and lid has at least a first recess into which in the closed state of the lid engages at least one spring element, which is arranged on the other of the elements lid and base, be used for a Zentrifugenro tor having a lower part and a lid, said the centrifuge rotor having an axis of rotation, wherein the lid on the lower part along the axis of rotation in a closing direction attachable and along the rotation axis in a detaching direction is removable, wherein in the closed state of the lid, a closure between the lower part and the lid.
  • the cover is formed with respect to the closure without moving parts, preferably in one piece.
  • the closure is particularly simple and inexpensive to produce, because a rotatability of a locking nut against the lid does not exist.
  • the body of the centrifuge rotor with respect to the closure consists only of an annular spring and a recess receiving this, ie two parts, which is also very easy and inexpensive to manufacture and maintain.
  • the closure according to the invention can thus consist of three parts: the annular spring, the recess which receives the annular spring and the first recess, which cooperates with the annular spring closing.
  • a preferably aerosol-tight seal between the lid and lower part so that the closure is arranged with respect to the seal outside a sample space formed between the lid and lower part.
  • This seal could be arranged, for example, with respect to the closing direction after the first recess, preferably using a you telement is used, which is clamped between the lid and base.
  • FIG. 3 shows a detailed view of the region Z of the closure of the erfindungsge MAESSEN centrifuge rotor according to Figure 2 in a sectional view
  • FIG. 5 shows the centrifuge rotor according to the invention according to a second before ferred embodiment in a perspective view
  • FIG. 6 shows the lower part of the centrifuge rotor according to the invention according to Figure 5 in a perspective view
  • FIG. 7 shows the lid of the centrifuge rotor according to the invention according to Figure 5 in a perspective view.
  • FIGS. 1 to 4 show a first preferred embodiment of the centrifuge rotor 10 according to the invention in various views.
  • this centrifuge rotor 10 is rotationally symmetrical and has a lower part 12 and a cover 14, wherein the cover 14 is placed on the lower part 12 in a direction parallel to the rotation axis D closing direction S and in relation to the axis of rotation D. parallel detachment L can be removed.
  • the lower part 12 has a number of uniformly spaced holes or compartments 16 for receiving sample containers in the form of, for example, reagent glasses (not shown).
  • a hub 18 with a bore 20 which can receive a drive shaft of a laboratory centrifuge (both not shown), whereby the centrifuge rotor 10 is driven.
  • a carrying handle 22 with a rule provided for Ergrei fen undercut 23 through which the centrifuge rotor 10 can be grasped and carried without the cover 14 thereby solve.
  • the lid 14 is formed in one piece and has an actuating handle 24 with an intended to grasp undercut 25.
  • a sample chamber 26 is formed, the device 30 is sealed by the arranged between the lower part 12 and cover 28 and outer seal 30, which are each rotationally symmetrical with respect to the rotation axis D, sealed aerosol. From this sample space 26, the compartments 16 and thus the individual sample containers are accessible.
  • a closure 32 is formed between the lower part 12 and the lid 14, which is shown in a detailed view in Figure 3.
  • closure 32 is formed by three elements 34, 36, 38, namely a first recess 34 in the lid 14, the spring element 36 and the second recess 38 which holds the spring element 36.
  • the first recess 34 which is formed as an annular groove, is perpendicular to the axis of rotation D opening towards the axis of rotation D and has a first chamfer 40, a second chamfer 42 and a third chamfer 44, wherein the chamfers 40, 42, 44 respectively relative to the axis of rotation D have an angle of 30 °.
  • the depth of the first recess 34 opposite to the inner peripheral surface of the operating handle 24 is 1 mm.
  • the height of the first recess 34 is formed in connection with the first chamfer 40 and the third chamfer 44 so that the spring element 36 is received in a press-shaped manner in the closed state of the closure 32. While there is a snug fit between the operating handle 24 of the lid 14 and the hub 18 of the lower part 12, the lid 14 is arranged radially spaced from the lower part 12 in the region of the closure 32, wherein the distance is 1 mm.
  • the second recess 38 has approximately a rectangular cross-section, wherein the corners are made rounded due to production.
  • the depth of the second recess 38 with respect to the outer peripheral surface of the hub 18 is 3 mm.
  • the height of the second recess 38 is formed so that the spring element 36 is received in the closed state of the shutter 32 press-shaped.
  • the spring element 36 is formed as a diametral spring, as shown in more detail in Figures 4a and 4b. It is therefore an annular spring, which gene by joining, preferably welding, the ends of a coil spring was formed.
  • the turns 46 are not parallel with respect to the direction of the cross section of the spring, but inclined in a direction defined.
  • the inclination angle a measured with respect to the radius is in the range of 40 ° to 50 °, in contrast to the ring springs of ordinary coil springs, where this angle is 0 °.
  • the cross section 0 of the turns 46 is 5.1 mm.
  • the spring element 36 Since the depth of the second recess 38 is thus more than half of the cross section 0 of the turns 46 of the spring element 36, the spring element 36 is securely held in the second recess 38, which is formed as an annular groove.
  • the diametrical spring 3650 to 100 turns of a high-alloyed spring steel X7CrNiAll77 or material no.14568 according to DIN EN 10270-3 in a thickness of 0.4 mm.
  • this special spring steel and other resilient materials can be used.
  • the diametrical spring 36 and an O-ring could be used.
  • the diametrical spring 36 can be compressed very slightly in the axial direction but very slightly in the radial direction. Ren, the diametrical spring 36 always wants to regain its initial shape due to their spring elasticity.
  • FIG. 3 shows a closed state of the closure 32 between the lower part 12 and the lid 14.
  • the lid 14 was placed in the closing direction S on the lower part 12 so that the operating handle 24 slide on the hub 18 down can.
  • the second chamfer 42 will come into abutment with the spring element 36, whereby both axial and radial forces are exerted on the spring element 36.
  • the spring element 36 largely resists the axial forces and also converts these into radial forces, which together cause the windings 46 to be pivoted radially, as a result of which the radial portion of the cross section 0 is reduced.
  • the increase 48 which is located between the second 42 and the first chamfer 40, slide past the spring element 36, whereby the Federele element 36 penetrates into the first recess 34.
  • the spring element 36 can relax again and comes to rest with the first chamfer 40, which in connection with the relaxation of the spring element 36, the cover 14 is automatically pulled in the closing direction S on the lower part 12 until the Fe derelement 36 to rest with the third chamfer 44 comes and a centering of the spring element 36 in the first recess 34 sets.
  • the closure 32 is not exposed to axial forces in the closed state of the lid 11.
  • the first chamfer 40 runs with a strength ren slope than the third chamfer 44, which thus extends more perpendicular to the axis of rotation D, whereby the spring element 36 has a stronger force on the first chamfer 40th exerts and thereby the lid 14 is biased against the lower part 12 in the closing direction S.
  • the position of the first recess 34 could be changed to the second recess 38 in the closed state of the lid 14 so that the first recess 34 is arranged offset in the direction of the second recess 38.
  • a force is exerted on the cover 14 also by the spring element 36.
  • the seals 28, 30 are closed, whereby the sample space 26 is sealed.
  • the cover 14 can be moved slightly beyond the centered position of the spring element 36 in the first recess 34 in the direction of the lower part 12 along the closing direction S.
  • the user must lift the lid 14 by means of the operating handle 24 simply from the lower part 12 in the direction L, for which he, for example, the operating handle 24 with index and middle finger grab and pull up and with his thumb on the carrying handle 22nd Can generate back pressure.
  • the operating handle 24 slides on the hub 18 upwards.
  • the spring element 36 with the first chamfer 40 will increasingly come to rest, whereby both axial and radial forces are exerted on the spring element 36.
  • the spring element 36 largely resists the axial forces and also converts these into radial forces, which in general cause together that the windings 46 are pivoted radially, whereby the radial portion of the cross section 0 is reduced.
  • the elevation 48 can slide past the spring element 36, whereby the spring element 36 is brought out of engagement with the first recess 34 and the cover 14 can be completely removed from the lower part 12.
  • closure 32 has only three elements, while, for example, the closure of EP 2024097 A1 comprises more than 10 elements.
  • the United circuit 32 is easy to maintain because only the diametrical spring 36 must be replaced.
  • the closure 32 is easy to produce because the first 34 and second recesses 38 can be made by turning and no milling is required.
  • the closure 32 is very smooth and very safe, because by the centrifugal acting centrifugal forces no axial force on the United circuit 32 takes place, but only radial forces act, the brace the diametrical spring 36 further against the first recess 34.
  • the strength of the closure 32 can be influenced in many ways and therefore adjusted in a targeted manner, wherein the following factors have an influence, inter alia:
  • the spring force of the diametrical spring 36 which is determined by the wire thickness, the number of turns, the wire material and the geometry of the diametrical spring 36, in particular the winding angle, and
  • a diametral spring 36 has been described above as a spring element, it is clear that other spring elements can also be used.
  • it could be steel balls, which are biased against one spring and which engage in the first recess 34. This may be a number of equally spaced steel balls. It could be used instead of the diametrical spring 36, a rubber-elastic O-ring.
  • leaf springs could be used with correspondingly shaped curves or projections which engage in the first recess 34.
  • the entire centrifuge rotor 10 can be carried very easily and safely even in CLOSED senen state of the closure 32, because at the same time the operating handle 24 in the closing direction S is pressed down by the fingers surrounding the handle 22.
  • FIGS. 5 to 7 show a second preferred embodiment of the centrifuge rotor 100 according to the invention.
  • This centrifuge rotor 100 differs only in terms of the design of carrying handle 102 and operating handle 104, while the rest of the embodiment of the lower part 106 and the lid 108, in particular special with respect to the closure 109 is identical and therefore will not be explained again.
  • Actuate supply handle 104 and the carrying handle 102 are formed so that they are closed in the closed state of the lid 108 on the lower part 106 to a uniform
  • the handle 102 is formed with two oppositely disposed handle members 110a, 110b and respective undercuts 103 for gripping the handle 102
  • the handle 104 is provided with two oppositely disposed operating handle members 112a, 112b and respective undercuts 105 for engaging the operating handle 104 formed, which fit in the closed state of the lid 108 on the lower part 106 mesh, their contours are tuned so that they complement each other rotationally symmetrical to a uniform handle 114 with uniform rear 116.
  • the actuating handle elements 112a, 112b project radially inwards with respect to an opening 120, this opening 120 being adapted to receive the hub 122 of the lower part 106 in a pass-like manner.
  • the cover 108 can no longer be positioned freely on the lower part 106, but only with a win kelauscardi of 90 ° between the handle 102 and the operating handle 104.
  • the carrying handle 102 has the same color, for example black, as the remaining part of the lower part 106, while the actuating handle 104 has the same color, for example red, like the rest of the lid 108.
  • the spring element 36 is disposed in a formed as an annular groove second recess 38 of the hub 18 and the spring element 36 engages in a first recess 34 which is disposed on the lid 14, it is clear that also a reverse Design can be selected, in which the spring element is arranged on the lid and engages in a first arranged on the hub recess.
  • the present invention provides a centrifuge rotor 10, 100 in which the closure between the bottom of the centrifuge rotor 10, 100 and the lid 14, 108 has been improved to allow true one-handed operability.
  • the closure can be closed with one hand and released again.
  • the closure is structurally simpler and cheaper to produce.

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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Zentrifugenrotor (10) bereitgestellt, bei dem der Verschluss (32) zwischen dem Unterteil (12) des Zentrifugenrotors (10) und dem Deckel (14) so verbessert wurde, dass eine echte Einhandbedienbarkeit ermöglicht wird. Insbesondere ist der Verschluss (32) mit nur einer Hand verschließbar und wieder lösbar. Dabei ist der Verschluss (32) konstruktiv einfacher und auch kostengünstiger herstellbar.

Description

Zentrifugenrotor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentrifugenrotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zentrifugenrotoren werden in Zentrifugen, insbesondere Laborzentrifugen, dazu eingesetzt, um die Bestandteile von darin zentrifugierten Proben unter Ausnutzung der Massenträgheit zu trennen. Dabei werden zur Erzielung hoher Entmischungsra ten immer höhere Rotationsgeschwindigkeiten eingesetzt. Laborzentrifugen sind dabei Zentrifugen, deren Rotoren bei vorzugsweise mindestens 3.000, bevorzugt mindestens 10.000, insbesondere mindestens 15.000 Umdrehungen pro Minute arbeiten und zumeist auf Tischen platziert werden. Um sie auf einem Arbeitstisch platzieren zu können, weisen sie insbesondere einen Formfaktor von weniger als 1 m x 1 m x 1 m auf, ihr Bauraum ist also beschränkt. Vorzugsweise ist dabei die Gerätetiefe auf max.70 cm beschränkt.
Zumeist ist vorgesehen, dass die Proben bei bestimmten Temperaturen zentrifugiert werden. Beispielsweise dürfen Proben, die Eiweiße und dgl. organische Substanzen enthalten, nicht überhitzt werden, so dass die Obergrenze für die Temperierung solcher Proben standardmäßig im Bereich von +40°C liegt. Andererseits werden bestimmte Proben standardmäßig im Bereich +4°C (die Anomalie des Wassers beginnt bei 3,98°C) gekühlt.
Neben solchen vorbestimmten Höchsttemperaturen von beispielsweise ca. +40°C und Standarduntersuchungstemperaturen wie beispielsweise +4°C sind auch weitere Standarduntersuchungstemperaturen vorgesehen, wie beispielsweise bei +11°C, um bei dieser Temperatur zu prüfen, ob die Kälteanlage der Zentrifuge unterhalb Raumtemperatur geregelt läuft. Andererseits ist es aus Arbeitsschutzgründen notwendig, ein Anfassen von Elementen zu verhindern, die eine Temperatur von größer gleich +60°C aufweisen. Zur Temperierung können grundsätzlich aktive und passive Systeme verwendet werden. Aktive Kühlungssysteme besitzen einen Kältemittelkreislauf, der den Zentrifugenkessel temperiert, wodurch indirekt der Zentrifugenrotor und die darin aufgenommenen Probenbehälter gekühlt werden.
Passive Systeme basieren auf einer abluftunterstützten Kühlung bzw. Belüftung. Diese Luft wird direkt an dem Zentrifugenrotor vorbei geführt, wodurch eine
Temperierung erfolgt. Die Luft wird dabei durch Öffnungen in den Zentrifugenkessel gesaugt, wobei das Ansaugen selbständig durch die Drehung des Zentrifugenrotors erfolgt.
Die zu zentrifugierenden Proben werden in Probenbehältern gelagert und diese Probenbehälter mittels des Zentrifugenrotors rotatorisch angetrieben. Dabei werden die Zentrifugenrotoren üblicherweise mittels einer senkrechten Antriebs welle, die von einem elektrischen Motor angetrieben wird, in Rotation versetzt. Es gibt verschiedene Zentrifugenrotoren, die je nach Anwendungszweck eingesetzt werden. Dabei können die Probenbehälter die Proben direkt enthalten oder in den Probenbehältern sind eigene Probenbehältnisse eingesetzt, die die Probe enthalten, so dass in einem Probenbehälter eine Vielzahl von Proben gleichzeitig zentrifugiert werden können.
Ganz allgemein weisen solche Zentrifugenrotoren üblicherweise ein Unterteil und einen Deckel auf, wobei im geschlossenen Zustand des Deckels sich zwischen
Unterteil und Deckel ein Innenraum ausbildet, in dem die Probengefäße angeordnet werden können, um die Proben in einer geeigneten Zentrifuge zu zentrifugieren. Wenn die Probengefäße unter einem fest vorgegebenen Winkel in dem Zentrifugen rotor angeordnet sind, dann handelt es sich um einen sogenannten Festwinkelrotor.
Zur Verbindung mit der Zentrifuge ist das Unterteil üblicherweise mit einer Nabe versehen, die mit der Motor getriebenen Antriebswelle der Zentrifuge koppelbar ist. Der Deckel wiederum ist mit dem Unterteil normalerweise verschließbar ausgebil det.
Üblicherweise erfolgt eine aerosoldichte Abdichtung zwischen dem Deckel und dem Unterteil, wobei beispielsweise der Festwinkelrotor FA-45-48-11 der Firma Eppen dorf®, der beispielsweise in der Laborzentrifuge 5430 R der Firma Eppendorf® einsetzbar ist, einen diskusartigen Deckel aufweist, in dem eine radial nach außen offene Nut angeordnet ist, wobei die Nut einen O-Ring als Dichtungsmittel beinhal tet. Der Deckel wird beim Schließen in eine korrespondierende etwa senkrecht verlaufende Ausnehmung des Unterteils eingesetzt und nach unten verspannt, wobei der O-Ring zwischen Nut und Seitenwand des Unterteils eingeklemmt wird, um dadurch die Abdichtung zu bewirken. Durch die aerosoldichte Abdichtung können die Zentrifugenbehälter einfach transportiert und manipuliert werden, ohne dass Gefahr besteht, dass die Proben die Zentrifuge oder die Umgebung kontami nieren können.
Der Verschluss zwischen Deckel und Unterteil kann verschieden ausgebildet sein.
Bekannt sind zum einen Zentrifugenrotoren, bei denen an dem Deckel eine Verrie gelungsmutter freidrehbar angeordnet ist und das Unterteil rings um die Nabe ein entsprechendes Gewinde aufweist. Ein Beispiel für einen solchen Zentrifugenrotor ist das Modell F-45-32-5-PCR der Fa. Eppendorf®. Zum Verschließen des Deckels auf dem Unterteil muss der Deckel mit der Verriegelungsmutter auf das Gewinde aufgesetzt und verschraubt werden. Hierzu sind zwei Hände erforderlich, nämlich eine Hand, die das Unterteil festhält, und eine Hand, die die Verriegelungsmutter aufsetzt und festzieht. Außerdem müssen zahlreiche Umdrehungen der Verriege lungsmutter vollzogen werden, bis der Verschluss fest ist, was mit einem erhöhten Aufwand verbunden ist.
Um diesen Aufwand zu verringern, sind schon Zentrifugenrotoren bekannt, bei denen eine Art Bajonettverschluss verwendet wird, so dass nur noch etwa eine halbe Umdrehung einer entsprechenden Verriegelungsmutter vollzogen werden muss, bis der Verschluss fest ist. Ein Beispiel für einen solchen Zentrifugenrotor ist das Modell FA-45-18-11 der Fa. Eppendorf®. Der Verschluss ist dabei in der Form eines Bewegungsgewindes realisiert, dessen Steigungswinkel so gewählt ist, dass die Verriegelungsmutter mit ihren Verriegelungsnocken aufgrund des Eigengewichts des Deckels selbsttätig bis kurz vor die Verschlussposition rotiert. Außerdem ist mit Hilfe einer gummielastischen Abdichtung eine formschlüssige Arretierung verwirk licht, so wie es in der EP 2024097 Al beschrieben ist. Dadurch muss der Deckel mit einer Hand nur noch aufgesetzt werden, wonach die Verriegelungsmutter sich selbsttätig bis vor die Verriegelungsposition dreht. Dann muss die Verriegelungs mutter nur noch um einige Grad weitergedreht werden, um die Arretierung vorzu nehmen, wobei die gummielastische Abdichtung zusammen mit einem Rücksprung in der Bajonettverschluss-Kulisse gegenüber dem Verriegelungsnocken die Arretie rung bewirkt. Allerdings sind für diesen letzten Schritt auch zwei Hände erforder lich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Zentrifugenrotor in Bezug auf den Verschluss zwischen dem Unterteil des Zentrifugenrotors und dem Deckel so zu verbessern, dass eine echte Einhandbedienbarkeit ermöglicht wird. Insbesondere soll der Verschluss mit nur einer Hand verschließbar und wieder lösbar sein. Vor zugsweise soll der Verschluss konstruktiv einfacher und auch kostengünstiger herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst mit dem erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den Figuren angegeben.
Erfinderseits wurde erkannt, dass diese Aufgabe in überraschender Art und Weise dadurch besonders einfach gelöst werden kann, wenn der Verschluss durch eine Vertiefung und ein korrespondierendes Federelement ausgebildet ist. Das Fe derelement kann dabei selbst eine Federwirkung bereitstellen oder es kann auch ein Element sein, das federnd gelagert ist. Durch die Federwirkung kann der Verschluss leicht verschlossen und wieder geöffnet werden.
Der erfindungsgemäße Zentrifugenrotor weist also ein Unterteil und einen Deckel auf, wobei der Zentrifugenrotor eine Drehachse aufweist, wobei der Deckel auf das Unterteil entlang der Drehachse in einer Schließrichtung aufsteckbar und entlang der Drehachse in einer Lösrichtung abnehmbar ist, wobei im geschlossenen Zustand des Deckels ein Verschluss zwischen dem Unterteil und dem Deckel besteht, und zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eines der Elemente Unterteil und Deckel zumindest eine erste Vertiefung aufweist, in die im geschlossenen Zustand des Deckels zumindest ein Federelement eingreift, das an dem anderen der Elemente Deckel und Unterteil angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Vertiefung und das Federelement angepasst sind, eine Clipsverbindung bereitzustellen. Eine solche Clipsverbindung ist eine formschlüssige Rastverbindung, bei der zumindest ein Rastelement elastisch ausgebildet ist. Dadurch lässt sich der Verschluss besonders einfach und ohne weitere das Federelement betätigenden Teile betätigen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Vertiefung sich senkrecht zur Drehachse öffnend ausgebildet ist. Dadurch ist der Verschluss im Rahmen der Zentrifugation keinen lösenden axialen Kräften ausgesetzt, wodurch es keine Momente zum Lösen des Verschlusses gibt und er dadurch besonders sicher ist. Durch eine besondere Formgebung und/oder Lage der ersten Nut kann zusätz lich erreicht werden, dass der Deckel einer sich ausbildenden verschließenden axialen Kraft ausgesetzt wird, durch die er auf das Unterteil gedrückt wird. Bei spielsweise könnte die Nut asymmetrisch ausgebildet sein, mit einer gegenüber der Drehachse mehr senkrechten Ausbildung der Seitenwand in Lösrichtung und einer gegenüber der Drehachse mehr geneigten Ausbildung der Seitenwand in Schließ richtung. Andererseits kann die Nut auch gegenüber dem Federelement leicht in Lösrichtung versetzt angeordnet sein, so dass das Federelement die Nut in Schließ richtung vorspannt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Vertiefung als erste Ringnut ausgebildet ist. Dann lässt sich der Verschluss für alle azimutalen Ausrichtungen zwischen Deckel und Unterteil betätigen, so dass er sehr komfortabel ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Vertiefung eine Löshilfe aufweist, die bevorzugt als erste Fase oder Rundung ausgebildet ist, durch die das Federelement beim Abnehmen des Deckels vom Unterteil außer Eingriff mit der ersten Vertiefung gebracht wird. Dadurch kann der Verschluss beim Lösen sehr einfach und damit ohne großen Kraftaufwand betätigt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass in Bezug auf die Schließ richtung zwischen der ersten Vertiefung und dem Unterteil eine Schließhilfe ange ordnet ist, die bevorzugt als zweite Fase oder Rundung ausgebildet ist, durch die das Federelement beim Aufstecken des Deckels auf das Unterteil in Eingriff mit der ersten Vertiefung gebracht wird. Dadurch kann der Verschluss beim Verschließen sehr einfach und damit ohne großen Kraftaufwand betätigt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Vertiefung in Bezug auf die Lösrichtung auf der vom Unterteil abgewandten Seite eine dritte Fase oder Rundung aufweist. Dadurch wird das Federelement beim Zentrifugieren in der ersten Vertiefung zentriert, wodurch der Verschluss beim Zentrifugieren noch besser gegen das Einwirken axialer Kräfte gesichert ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Fase in Bezug auf die Drehachse einen Winkel im Bereich 30° bis 80°, bevorzugt 45° bis 75°, insbesondere 60° aufweist. Bei diesen Winkeln ist eine besonders gute jeweilige Funktion gewährleistet. Anstelle einer Fase kann allerdings auch eine Rundung verwendet werden, wobei die Rundung als konkave oder konvexe Rundung ausgebildet sein kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Federelement als Ringelement, bevorzugt als Ringfeder, insbesondere als Diametralfeder ausgebildet ist. Dadurch wird ein allseitig besonders sicherer Verschluss bereitgestellt. Durch die Diametralfeder ist der Verschluss zugleich besonders leichtgängig und sicher. Anstelle einer Diametralfeder als Ringelement könnte beispielsweise auch ein 0- Ring Verwendung finden.
Unter einem Ringelement wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein sich rings um die Drehachse erstreckendes Element verstanden. Alternativ können auch Federelemente vorgesehen sein, die die Drehachse nur abschnittsweise, beispiels weise auch nur punktförmig umgeben. Beispielsweise könnten Spiral oder Dia metralfedern nur abschnittsweise vorliegen. Oder es könnten federbeaufschlagte Kugelelemente als Federelemente bestehen. Beispielsweise könnten federnde Druckstücke eingesetzt werden.
Unter einer Diametralfeder wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Feder verstanden, deren Windung in Bezug auf die Richtung des Querschnitts der Feder nicht parallel, sondern in eine Richtung definiert geneigt angeordnet sind. Der Neigungswinkel liegt dabei im Bereich von 20° bis 70°, bevorzugt 30° bis 60°, höchst bevorzugt 40° bis 50° und beträgt insbesondere 45°.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Federelement in einer zweiten Vertiefung angeordnet ist, die bevorzugt als zweite Ringnut ausgebildet ist, wobei die zweite Ringnut insbesondere in Bezug auf die Drehachse senkrecht verlaufende seitliche Begrenzungen aufweist. Dadurch wird das Federelement besonders sicher gehalten. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Federelement einen Querschnitt in Bezug auf dessen Windungen aufweist und sich im geöffneten Zustand des Deckels zumindest ein Viertel, bevorzugt zumindest die Hälfte dieses Querschnitts in der zweiten Vertiefung befindet. Dadurch ist der Verschluss sehr leichtgängig und das Federelement wird sehr sicher gehalten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Deckel und/oder das Unterteil eine Hinterschneidung aufweist, die als Griff zum Tragen des Zentrifugen rotors dient, wobei die Hinterschneidung bevorzugt gegenüber dem Deckel vor springt. Dadurch lässt sich der Zentrifugenrotor mit geschlossenem Verschluss besonders leicht und angenehm tragen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Teil des Unterteils im geschlossenen Zustand durch den Deckel hindurchreicht und als Traghilfe für den Zentrifugenrotor dient, wobei dieses Teil bevorzugt gegenüber dem Deckel farblich abgesetzt ist. Dadurch erfolgt das Tragen sehr sicher, weil der Deckel nicht unfrei willig abgenommen werden kann, wenn das Teil des Unterteils mit ergriffen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Teil des Unterteils als zumindest zwei in Bezug auf die Drehachse beabstandet und/oder gegenüberlie gend angeordnete Traggriffelemente ausgebildet ist, die sich bevorzugt mit korres pondierenden Elementen des Deckels zu einem durchgehend ausgebildeten Griff ergänzen. Dann ist das Tragen sehr komfortabel möglich.
Für diese Ausgestaltung, dass ein Teil des Unterteils im geschlossenen Zustand durch den Deckel hindurchreicht und als Traghilfe für den Zentrifugenrotor dient, wobei dieser Teil des Unterteils als zumindest zwei in Bezug auf die Drehachse beabstandet und/oder gegenüberliegend angeordnete Traggriffelemente ausgebil det ist, die sich bevorzugt mit korrespondierenden Elementen des Deckels zu einem durchgehend ausgebildeten Griff ergänzen, wird unabhängiger Schutz beansprucht. Diese Ausgestaltung kann also unabhängig davon, ob zumindest eines der Elemente Unterteil und Deckel zumindest eine erste Vertiefung aufweist, in die im geschlos senen Zustand des Deckels zumindest ein Federelement eingreift, das an dem anderen der Elemente Deckel und Unterteil angeordnet ist, für einen Zentrifugenro tor eingesetzt werden, der ein Unterteil und einen Deckel aufweist, wobei der Zentrifugenrotor eine Drehachse aufweist, wobei der Deckel auf das Unterteil entlang der Drehachse in einer Schließrichtung aufsteckbar und entlang der Dreh achse in einer Lösrichtung abnehmbar ist, wobei im geschlossenen Zustand des Deckels ein Verschluss zwischen dem Unterteil und dem Deckel besteht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Deckel in Bezug auf den Verschluss ohne bewegliche Teile ausgebildet, bevorzugt einstückig ist. Dadurch ist der Verschluss besonders einfach und kostengünstig herstellbar, weil eine Rotierbarkeit einer Verriegelungsmutter gegenüber dem Deckel nicht besteht. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht der Körper des Zentrifugenrotors in Bezug auf den Verschluss nur aus einer Ringfeder und einer diese aufnehmende Vertiefung, also aus zwei Teilen, was ebenfalls sehr einfach und kostengünstig herstellbar und wartbar ist. Insgesamt kann der erfindungsgemäße Verschluss somit aus drei Teilen bestehen: der Ringfeder, der Vertiefung die die Ringfeder aufnimmt und der ersten Vertiefung, die mit der Ringfeder schließend zusammenwirkt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine bevorzugt aerosol dichte Abdichtung zwischen Deckel und Unterteil besteht, so dass der Verschluss in Bezug auf die Abdichtung außerhalb eines zwischen Deckel und Unterteil gebildeten Probenraums angeordnet ist. Dadurch ist die Versiegelung des Probenraumes besonders sicher. Diese Abdichtung könnte beispielsweise in Bezug auf die Schließ richtung nach der ersten Vertiefung angeordnet sein, wobei bevorzugt ein Dich telement verwendet wird, das zwischen Deckel und Unterteil eingeklemmt wird.
Die Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgen den anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren deutlich werden. Dabei zeigen rein schematisch: Fig.1 den erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor gemäß einer ersten bevor zugten Ausgestaltung in einer perspektivischen Ansicht,
Fig.2 den erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor nach Fig.1 in einer
Schnittansicht,
Fig.3 eine Detailansicht des Bereichs Z des Verschlusses des erfindungsge mäßen Zentrifugenrotors nach Fig.2 in einer Schnittansicht,
Fig.4a, 4b die im Rahmen des Verschlusses des erfindungsgemäßen Zentrifugen rotors nach Fig.1 eingesetzte Diametralfeder in einer perspektivischen Ansicht und einer Draufsicht,
Fig.5 den erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor gemäß einer zweiten bevor zugten Ausgestaltung in einer perspektivischen Ansicht,
Fig.6 das Unterteil des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors gemäß Fig.5 in einer perspektivischen Ansicht und
Fig.7 den Deckel des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors gemäß Fig.5 in einer perspektivischen Ansicht.
In den Fig.1 bis 4 ist eine erste bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors 10 in verschiedenen Ansichten gezeigt.
Es ist zu erkennen, dass dieser Zentrifugenrotor 10 rotationssymmetrisch ist und ein Unterteil 12 und einen Deckel 14 aufweist, wobei der Deckel 14 auf das Unterteil 12 in einer in Bezug auf die Drehachse D parallelen Schließrichtung S aufgesetzt und in einer in Bezug auf die Drehachse D parallelen Lösrichtung L abgenommen werden kann.
Das Unterteil 12 weist eine Reihe gleichmäßig beabstandeter Bohrungen oder Fächer 16 zur Aufnahme von Probengefäßen in Form von Beispielsweise Reagenz gläsern (nicht gezeigt) auf. Zentral ist in dem Unterteil 12 eine Nabe 18 mit einer Bohrung 20 angeordnet, die eine Antriebswelle einer Laborzentrifuge (beides nicht gezeigt) aufnehmen kann, wodurch der Zentrifugenrotor 10 antreibbar ist. An der Nabe 18 ist aus dem Deckel 14 herausragend ein Traggriff 22 mit einer zum Ergrei fen vorgesehenen Hinterschneidung 23 gebildet, durch den der Zentrifugenrotor 10 ergriffen und getragen werden kann ohne den Deckel 14 dadurch zu lösen.
Der Deckel 14 ist einstückig ausgebildet und weist einen Betätigungsgriff 24 mit einer zum Ergreifen vorgesehenen Hinterschneidung 25 auf.
Zwischen Unterteil 12 und Deckel 14 bildet sich ein Probenraum 26 aus, der durch die zwischen Unterteil 12 und Deckel 14 angeordnete äußere 28 und innere Abdich tung 30, die jeweils gegenüber der Drehachse D rotationssymmetrisch ausgebildet sind, aerosoldicht abgedichtet ist. Von diesem Probenraum 26 aus sind die Fächer 16 und damit die einzelnen Probengefäße zugänglich.
Weiterhin ist zwischen dem Unterteil 12 und dem Deckel 14 ein Verschluss 32 ausgebildet, der in Fig.3 in einer Detailansicht gezeigt ist.
Es ist zu erkennen, dass der Verschluss 32 durch drei Elemente 34, 36, 38 gebildet wird, nämlich eine erste Vertiefung 34 in dem Deckel 14, das Federelement 36 und die zweite Vertiefung 38, die das Federelement 36 hält.
Die erste Vertiefung 34, die als Ringnut ausgebildet ist, ist senkrecht zur Drehachse D sich zur Drehachse D hin öffnend ausgebildet und weist eine erste Fase 40, eine zweite Fase 42 und eine dritte Fase 44 auf, wobei die Fasen 40, 42, 44 jeweils gegenüber der Drehachse D einen Winkel von 30° aufweisen. Die Tiefe der ersten Vertiefung 34 gegenüber der inneren Umfangsfläche des Betätigungsgriffs 24 beträgt 1 mm. Die Höhe der ersten Vertiefung 34 ist im Zusammenhang mit der ersten Fase 40 und der dritten Fase 44 so ausgebildet, dass das Federelement 36 im geschlossenen Zustand des Verschlusses 32 pressförmig aufgenommen ist. Während zwischen dem Betätigungsgriff 24 des Deckels 14 und der Nabe 18 des Unterteils 12 ein Passsitz besteht, ist der Deckel 14 im Bereich des Verschlusses 32 vom Unterteil 12 radial beabstandet angeordnet, wobei der Abstand 1 mm beträgt.
Die zweite Vertiefung 38 weist etwa einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Ecken herstellungsbedingt gerundet ausgeführt sind. Die Tiefe der zweiten Vertie fung 38 gegenüber der äußeren Umfangsfläche der Nabe 18 beträgt 3 mm. Die Höhe der zweiten Vertiefung 38 ist so ausgebildet, dass das Federelement 36 im geschlos senen Zustand des Verschlusses 32 pressförmig aufgenommen ist.
Das Federelement 36 ist als Diametralfeder ausgebildet, wie in den Fig.4a und 4b näher gezeigt ist. Es handelt sich also um eine Ringfeder, die durch Zusammenfü gen, bevorzugt Schweißen, der Enden einer Spiralfeder gebildet wurde. Dabei sind die Windungen 46 in Bezug auf die Richtung des Querschnitts der Feder nicht parallel, sondern in eine Richtung definiert geneigt angeordnet. Der Neigungswinkel a, der in Bezug auf den Radius gemessen wird, liegt im Bereich 40° bis 50°, im Gegensatz zu bei Ringfedern aus gewöhnlichen Spiralfedern, wo dieser Winkel 0° beträgt. Der Querschnitt 0 der Windungen 46 beträgt 5,1 mm.
Da die Tiefe der zweiten Vertiefung 38 somit mehr als die Hälfte des Querschnitts 0 der Windungen 46 des Federelements 36 beträgt, wird das Federelement 36 sicher in der zweiten Vertiefung 38, die als Ringnut ausgebildet ist, gehalten.
Bevorzugt weist die Diametralfeder 3650 bis 100 Windungen aus einem hochlegier ten Federstahl X7CrNiAll77 bzw. Werkstoff-Nr.14568 nach DIN EN 10270-3 in einer Stärke von 0,4 mm auf. Anstelle dieses speziellen Federstahls können auch andere federnde Materialien eingesetzt werden. Außerdem könnte anstelle der Diametral feder 36 auch ein O-Ring verwendet werden.
Durch diese besondere Neigung der Windungen 46 lässt sich die Diametralfeder 36 in axialer Richtung nur sehr wenig aber in radialer Richtung sehr leicht komprimie- ren, wobei die Diametralfeder 36 aufgrund ihrer Federelastizität stets ihre Aus gangsform wiedererlangen will.
Fig.3 zeigt einen geschlossenen Zustand des Verschlusses 32 zwischen dem Unter teil 12 und dem Deckel 14. Um diesen zu erreichen wurde der Deckel 14 in Schließ richtung S auf das Unterteil 12 so aufgesetzt, dass der Betätigungsgriff 24 auf der Nabe 18 nach unten gleiten kann. Im Verlauf dieser Abwärtsbewegung wird die zweite Fase 42 mit dem Federelement 36 zur Anlage kommen, wodurch sowohl axiale, als auch radiale Kräfte auf das Federelement 36 ausgeübt werden. Das Federelement 36 wiedersteht weitestgehend den axialen Kräften und setzt diese ebenfalls in radiale Kräfte um, die insgesamt bewirken, dass die Windungen 46 radial verschwenkt werden, wodurch sich der radiale Anteil des Querschnitts 0 verringert.
Dadurch kann die Erhöhung 48, die sich zwischen der zweiten 42 und der ersten Fase 40 befindet, an dem Federelement 36 vorbeigleiten, wodurch das Federele ment 36 in die erste Vertiefung 34 eindringt. Dadurch kann sich das Federelement 36 wieder entspannen und kommt dabei zur Anlage mit der ersten Fase 40, wodurch im Zusammenhang mit der Entspannung des Federelements 36 der Deckel 14 automatisch in Schließrichtung S auf das Unterteil 12 gezogen wird, bis das Fe derelement 36 zur Anlage mit der dritten Fase 44 kommt und sich eine Zentrierung des Federelements 36 in der ersten Vertiefung 34 einstellt.
Da die erste Vertiefung 34 symmetrisch ausgebildet ist und sich im geschlossenen Zustand des Deckels 14 exakt gegenüber der zweiten Vertiefung 38 befindet, ist der Verschluss 32 im geschlossenen Zustand des Deckels 11 keinen axialen Kräften ausgesetzt.
Es könnte allerdings auch vorgesehen sein, dass die erste Fase 40 mit einer stärke ren Neigung verläuft als die dritte Fase 44, die somit mehr senkrecht zur Drehachse D verläuft, wodurch das Federelement 36 eine stärkere Kraft auf die erste Fase 40 ausübt und dadurch der Deckel 14 gegenüber dem Unterteil 12 in Schließrichtung S vorgespannt wird.
Außerdem könnte auch die Lage der ersten Vertiefung 34 zur zweiten Vertiefung 38 im geschlossenen Zustand des Deckels 14 so verändert werden, dass die erste Vertiefung 34 in Lösrichtung versetzt zur zweiten Vertiefung 38 angeordnet ist. Dadurch wird auch durch das Federelement 36 eine Kraft auf den Deckel 14 ausge übt.
Zugleich werden die Abdichtungen 28, 30 verschlossen, wodurch der Probenraum 26 abgedichtet ist. Dadurch, dass der Verschluss 32 sich in Bezug auf die Abdichtun gen 28, 30 außerhalb des Probenraums 26 befindet, ist die Qualität der Abdichtung des Probenraumes 26 nur von den verwendeten Abdichtungen 28, 30 abhängig. Wenn dabei ringförmige Gummidichtungen verwendet werden, die zur Anlage mit Pressflächen kommen, dann lässt sich sogar eine aerosoldichte Abdichtung des Probenraumes 26 gegenüber der Umgebung erzielen.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Deckel 14 ein wenig über die zentrierte Stellung des Federelements 36 in der ersten Vertiefung 34 hinaus in Richtung Unterteil 12 entlang der Schließrichtung S bewegt werden kann.
Um den Verschluss 32 wieder zu lösen, muss der Benutzer den Deckel 14 mithilfe des Betätigungsgriffs 24 einfach vom Unterteil 12 in Lösrichtung L abheben, wozu er beispielsweise den Betätigungsgriff 24 mit Zeige- und Mittelfinger ergreifen und hochziehen und mit dem Daumen dabei auf den Tragegriff 22 Gegendruck erzeugen kann. Dabei gleitet der Betätigungsgriff 24 auf der Nabe 18 nach oben. Im Verlauf dieser Aufwärtsbewegung wird das Federelement 36 mit der ersten Fase 40 immer stärker zur Anlage kommen, wodurch sowohl axiale, als auch radiale Kräfte auf das Federelement 36 ausgeübt werden. Das Federelement 36 wiedersteht weitestge hend den axialen Kräften und setzt diese ebenfalls in radiale Kräfte um, die insge- samt bewirken, dass die Windungen 46 radial verschwenkt werden, wodurch sich der radiale Anteil des Querschnitts 0 verringert.
Dadurch kann die Erhöhung 48 an dem Federelement 36 vorbeigleiten, wodurch das Federelement 36 außer Eingriff mit der ersten Vertiefung 34 gebracht wird und der Deckel 14 vollständig von dem Unterteil 12 abgenommen werden kann.
Damit ist klar, dass es sich um eine echte Einhandbedienung handelt, weil zum Aufsetzen des Deckels 14 auf das Unterteil 12 und Verschließen des Verschlusses 32 sowie zum Lösen des Verschlusses 32 und Abnehmen des Deckels 14 von dem Unterteil 12 jeweils nur eine Hand benötigt wird.
Außerdem besitzt der Verschluss 32 nur drei Elemente, während beispielsweise der Verschluss der EP 2024097 Al mehr als 10 Elemente umfasst. Dabei ist der Ver schluss 32 leicht wartbar, weil dazu nur die Diametralfeder 36 ausgetauscht werden muss. Außerdem lässt sich der Verschluss 32 leicht hersteilen, weil die erste 34 und zweite Vertiefung 38 durch Drehen hergestellt werden können und kein Fräsen erforderlich ist.
Der Verschluss 32 ist sehr leichtgängig und besonders sicher, weil durch die beim Zentrifugieren wirkenden Fliehkräfte keine axiale Krafteinwirkung auf den Ver schluss 32 erfolgt, sondern nur radiale Kräfte wirken, die die Diametralfeder 36 weiter gegenüber der ersten Vertiefung 34 verspannen.
Die Stärke des Verschlusses 32 kann auf vielfältige Weise beeinflusst und daher gezielt eingestellt werden, wobei folgende Faktoren unter anderem einen Einfluss haben:
die Tiefe der ersten Vertiefung 34, weil die Kraft des Verschlusses wächst, je mehr die Diametralfeder 36 durch die erste Vertiefung 34 komprimiert wird, die Federkraft der Diametralfeder 36, die durch die Drahtstärke, die Anzahl der Windungen, das Drahtmaterial und die Geometrie der Diametralfeder 36, ins besondere den Windungswinkel bestimmt ist, und
die Winkel der ersten Fase 40.
Auch wenn vorstehend als Federelement eine Diametralfeder 36 beschrieben wurde, ist doch klar, dass auch andere Federelemente verwendbar sind. Beispiels weise könnte es sich um Stahlkugeln handeln, die gegen jeweils eine Feder vorge spannt sind und die in die erste Vertiefung 34 eingreifen. Dabei kann es sich um eine Anzahl gleich beabstandeter Stahlkugeln handeln. Es könnte anstelle der Diametralfeder 36 auch ein gummielastischer O-Ring verwendet werden. Außerdem könnte keine durchgehende Diametralfeder 36, sondern einzelne Diametralfederab schnitte verwendet werden, wobei dann die Lagerung dieser Abschnitte in entspre chend abschnittsweise angeordneten zweiten Vertiefungsabschnitten erfolgt.
Außerdem könnten auch anstelle von federbelasteten Kugeln Blattfedern mit entsprechend ausgeformten Rundungen oder Vorsprüngen verwendet werden, die in die erste Vertiefung 34 eingreifen.
Mit dem Traggriff 22 lässt sich der gesamte Zentrifugenrotor 10 auch im geschlos senen Zustand des Verschlusses 32 sehr einfach und sicher tragen, weil durch die den Tragegriff 22 umschließenden Finger gleichzeitig der Betätigungsgriff 24 in Schließrichtung S nach unten gedrückt wird.
In den Fig.5 bis 7 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Zentrifugenrotors 100 gezeigt. Dieser Zentrifugenrotor 100 unterscheidet sich nur in Bezug auf die Ausgestaltung von Traggriff 102 und Betätigungsgriff 104, während die übrige Ausgestaltung des Unterteils 106 und des Deckels 108, insbe sondere in Bezug auf den Verschluss 109 identisch ist und daher nicht noch einmal erläutert wird. Es ist zu erkennen, dass im Gegensatz zum Zentrifugenrotor 10 hier der Betäti gungsgriff 104 und der Traggriff 102 so ausgebildet sind, dass sie sich im geschlos senen Zustand des Deckels 108 auf dem Unterteil 106 zu einem einheitlichen
Element 102, 104 ergänzen.
Genauer gesagt ist der Traggriff 102 entsprechend Fig.6 mit zwei gegenüberliegend angeordneten Traggriffelementen 110a, 110b und jeweiligen Hinterschneidungen 103 zum Ergreifen des Traggriffs 102 ausgebildet und der Betätigungsgriff 104 ist mit zwei gegenüberliegend angeordneten Betätigungsgriffelementen 112a, 112b und jeweiligen Hinterschneidungen 105 zum Ergreifen des Betätigungsgriffs 104 ausgebildet, die im geschlossenen Zustand des Deckels 108 auf dem Unterteil 106 passförmig ineinandergreifen, wobei ihre Konturen so abgestimmt sind, dass sie sich rotationssymmetrisch zu einem einheitlichen Griff 114 mit einheitlicher Hinter schneidung 116 ergänzen. Dabei stehen die Betätigungsgriffelemente 112a, 112b radial nach innen in Bezug auf eine Öffnung 120 vor, wobei diese Öffnung 120 angepasst ist, die Nabe 122 des Unterteils 106 passförmig aufzunehmen.
Dadurch ergibt sich insgesamt ein größerer Griff 114, der einen größeren Durchmes ser aufweisen kann als bei dem Zentrifugenrotor 10, da der Traggriff 102 nicht mehr einen kleineren Durchmesser als der Betätigungsgriff 104 aufweisen muss. Der Zentrifugenrotor 100 lässt sich dadurch einfacher und komfortabler handhaben, d.h. transportieren sowie öffnen und schließen.
Etwas nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung, dass der Deckel 108 nun nicht mehr frei auf dem Unterteil 106 positioniert werden kann, sondern nur mit einer Win kelausrichtung von 90° zwischen dem Traggriff 102 und dem Betätigungsgriff 104. Um zu vermeiden, dass der Benutzer ausversehen beim Tragen nur den Betäti gungsgriff 104 ergreift, nicht jedoch zumindest auch den Traggriff 102, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Traggriff 102 dieselbe Farbe, beispielsweise schwarz aufweist, wie der restliche Teil des Unterteils 106, während der Betätigungsgriff 104 dieselbe Farbe, beispielsweise rot aufweist, wie der restliche Teil des Deckels 108. Auch wenn in den beschriebenen Ausführungsbeispielen das Federelement 36 in einer als Ringnut ausgebildeten zweiten Vertiefung 38 der Nabe 18 angeordnet ist und das Federelement 36 in eine erste Vertiefung 34 eingreift, die an dem Deckel 14 angeordnet ist, so ist doch klar, dass auch eine umgekehrte Ausgestaltung gewählt werden kann, bei der das Federelement am Deckel angeordnet ist und in eine erste an der Nabe angeordnete Vertiefung eingreift.
Dies könnte in den gezeigten Ausführungsbeispielen einfach dadurch umgesetzt werden, dass nicht die Ringnut 38 der Nabe 18 sich über mehr als die Hälfte des Querschnitt 0 der Windungen 46 des Federelements 36 erstreckt, sondern die Ringnut 34 des Deckels. Dadurch würde das Federelement 36 in der Ringnut 34 des Deckels verbleiben und die Ringnut 38 der Nabe 18 würde die erste Vertiefung bilden, in die das Federelement 346 bei Verschlussvorgang eingreift. Dazu könnten einfach die Querschnitte der Ringnut 34 und der Ringnut 38 vertauscht werden.
Aus der vorstehenden Darstellung ist deutlich geworden, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Zentrifugenrotor 10, 100 bereitgestellt wird, bei dem der Verschluss zwischen dem Unterteil des Zentrifugenrotors 10, 100 und dem Deckel 14, 108 so verbessert wurde, dass eine echte Einhandbedienbarkeit ermöglicht wird. Insbeson dere ist der Verschluss mit nur einer Hand verschließbar und wieder lösbar. Dabei ist der Verschluss konstruktiv einfacher und auch kostengünstiger herstellbar.
Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkma le der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Dabei können gegenständliche Merkmale der Einrichtung auch im Rahmen eines Verfahrens umformuliert zu Verfahrensmerkmalen Verwendung finden und Verfahrensmerkma le im Rahmen der Einrichtung umformuliert zu Einrichtungsmerkmalen. Bezugszeichenliste
10 erste bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zentrifu genrotors
12 Unterteil
14 Deckel
16 Bohrungen bzw. Fächer zur Aufnahme von Probengefäßen 18 Nabe
20 Bohrung in Nabe 18
22 Traggriff
23 Hinterschneidung zum Ergreifen des Traggriffs 22
24 Betätigungsgriff
25 Hinterschneidung zum Ergreifen des Betätigungsgriffs 24
26 Probenraum
28 äußere Abdichtung zwischen Unterteil 12 und Deckel 14
30 innere Abdichtung zwischen Unterteil 12 und Deckel 14
32 Verschluss zwischen Unterteil 12 und Deckel 14
34 erste Vertiefung in dem Deckel
36 Federelement, Ringfeder, Diametralfeder
38 zweite Vertiefung in der Nabe 18
40 erste Fase, Löshilfe
42 zweite Fase, Schließhilfe
44 dritte Fase
46 Windungen des Federelements 36
48 Erhöhung zwischen der zweiten 42 und der ersten Fase 40
100 zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Zentrifugenrotors
102 Traggriff
103 Hinterschneidung zum Ergreifen des Traggriffs 102
104 Betätigungsgriff
105 Hinterschneidung zum Ergreifen des Betätigungsgriffs 104 106 Unterteil
108 Deckel
109 Verschluss
110a, 110b Traggriffelemente
112a, 112b Betätigungsgriffele menten
114 einheitlicher Griff
116 Hinterschneidung des einheitlichen Griffs 114 120 Öffnung in Deckel 108
122 Nabe des Unterteils 106
a Neigungswinkel der Windungen 46
0 Querschnitt der Windungen 46
D Drehachse D
L Lösrichtung
S Schließrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Zentrifugenrotor (10; 100) mit einem Unterteil (12; 106) und einem Deckel (14; 108), wobei der Zentrifugenrotor (10; 100) eine Drehachse (D) aufweist, wobei der Deckel (14; 108) auf das Unterteil (12; 106) entlang der Drehachse (D) in einer Schließrichtung (S) aufsteckbar und entlang der Drehachse (D) in einer Lösrichtung (L) abnehmbar ist, wobei im geschlossenen Zustand des Deckels (14; 108) ein Verschluss (32; 109) zwischen dem Unterteil (12; 106) und dem Deckel (14; 108) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Elemente Unterteil (12; 106) und Deckel (14; 108) zumindest eine erste Vertiefung (34) aufweist, in die im geschlossenen Zustand des Deckels (14; 108) zumindest ein Federelement (36) eingreift, das an dem anderen der Elemente Deckel (14; 108) und Unterteil (12; 106) angeordnet ist.
2. Zentrifugenrotor (10; 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (34) und das Federelement (36) angepasst sind, eine Clipsver bindung bereitzustellen.
3. Zentrifugenrotor (10; 100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (34) sich senkrecht zur Drehachse (D) öffnend, bevorzugt asymmetrisch ausgebildet ist und/oder dass die erste Vertiefung als erste Ringnut (34) ausgebildet ist.
4. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (34) eine Löshilfe aufweist, die bevorzugt als erste Fase (40) oder Rundung ausgebildet ist, durch die das Federelement (36) beim Abnehmen des Deckels (14; 108) vom Unterteil (12; 106) außer Eingriff mit der ersten Vertiefung (34) gebracht wird.
5. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf die Schießrichtung (S) zwischen der ersten Vertiefung (34) und dem Unterteil (12; 106) eine Schließhilfe angeordnet ist, die bevorzugt als zweite Fase (42) oder Rundung ausgebildet ist, durch die das Fe derelement (36) beim Aufstecken des Deckels (14; 108) auf das Unterteil (12; 106) in Eingriff mit der ersten Vertiefung (34) gebracht wird.
6. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vertiefung (34) in Bezug auf die Lösrichtung (L) auf der vom Unterteil (12; 106) abgewandten Seite eine dritte Fase (44) oder Rundung aufweist.
7. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (40) und/oder die zweite (42) und/oder die dritte Fase (44) in Bezug auf die Drehachse (D) einen Winkel im Bereich 30° bis 80°, bevorzugt 45° bis 75°, insbesondere 60° aufweist.
8. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Ringelement, bevorzugt als Ringfeder, insbesondere als Diametralfeder (36) ausgebildet ist.
9. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (36) in einer zweiten Vertiefung (38) angeordnet ist, die bevorzugt als zweite Ringnut (38) ausgebildet ist, wobei die zweite Ringnut (38) insbesondere in Bezug auf die Drehachse (D) senkrecht verlau fende seitliche Begrenzungen aufweist.
10. Zentrifugenrotor (10; 100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (36) einen Querschnitt (0) in Bezug auf dessen Windungen (46) aufweist und sich im geöffneten Zustand des Deckels (14; 108) zumindest ein Viertel, bevorzugt zumindest die Hälfte dieses Querschnitts (0) in der zweiten Vertiefung (38) befindet.
11. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (14; 108) und/oder das Unterteil (12; 106) eine Hinterschneidung (23; 103, 105) aufweist, die als Griff (22; 102, 114) zum Tragen des Zentrifugenrotors (10; 100) dient, wobei die Hinterschneidung (23; 103, 105) bevorzugt gegenüber dem Deckel (14; 108) vorspringt.
12. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (22; 102, 110a, 110b) des Unterteils (12; 106) im geschlossenen Zustand durch den Deckel (14; 108) hindurchreicht und als Traghilfe (22; 102) für den Zentrifugenrotor (10; 100) dient, wobei dieses Teil bevorzugt gegenüber dem Deckel (14; 108) farblich abgesetzt ist.
13. Zentrifugenrotor (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (110a, 110b) des Unterteils (106) als zumindest zwei in Bezug auf die Drehachse (D) beabstandet und/oder gegenüberliegend angeordnete Traggriffelemente (110a,
110b) ausgebildet ist, die sich bevorzugt mit korrespondierenden Elementen (112a, 112b) des Deckels (108) zu einem durchgehend ausgebildeten Griff (114) ergänzen.
14. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (14; 108) in Bezug auf den Verschluss (32; 109) ohne bewegliche Teile ausgebildet, bevorzugt einstückig ist.
15. Zentrifugenrotor (10; 100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bevorzugt aerosoldichte Abdichtung (28, 30) zwischen Deckel (14; 108) und Unterteil (12; 106) besteht, so dass der Verschluss (32; 109) in Bezug auf die Abdichtung (28, 30) außerhalb eines zwischen Deckel (14; 108) und Unterteil (12; 106) gebildeten Probenraums (26) angeordnet ist.
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