双离心机转子的制作方法

本发明涉及如权利要求1前序部分所述的双离心机的转子结构。

背景技术：

双离心机已经具有多年的历史，而传统的离心机中，样品围绕单个轴线旋转；在双离心机中，样品围绕主轴线旋转，同时围绕副轴线旋转。在离心过程中，特别是在样品分离过程或在样品均质化过程中，尤其是在混合过程中，由于高向心力和离心力作用在不同的平面，所以分离效率会更高。

de102012105819a1公开了一种用于样品均质化和分离的装置，其包括具有转子体的离心机。旋转单元安装设置在转子体中的盲孔型凹部中，以使旋转单元可围绕不同于电机的旋转轴线(主轴线)的第二旋转轴线旋转。该申请为旋转单元提供了一单独的驱动器，使得旋转单元的旋转运动并不依赖于转子体的驱动而驱动。

上述发明是对现有技术尤其是遗留在旋转单元轴承凹槽中的润滑剂泄露的改进，这样保留在凹部中的润滑剂可继续在轴承区域中使用。因此，该发明与现有技术的解决方案相比操作时间更长。

然而，实践表明，在长时间运行中，由于在旋转单元的旋转期间所产生的热量积聚在凹部中并且不能消散，因此在上述发明的装置中将出现由于冷却不足而引起的问题。此外，在设备的维护，修理和清洁方面还有待改进。尤其是与转子体一体成型的轴承部件，比如轴承外圈，由于凹部空间很小使得对于凹部的修理和清洁会很困难。

本发明的目的是克服上述缺点，提供一种双离心机的转子，其可以更容易地进行维修，从而减少停机时间。特别地，旋转单元和与旋转单元相配合的凹槽应当更便于维护、修理和清洁，并且为达到长时间运行目的提供足够的冷却。

技术实现要素：

本发明目的通过权利要求1的特征部分并结合其前序部分来实现。

本发明基于如下技术方案：将旋转单元的轴承与转子体分离，为维护、修理和清洁以及冷却旋转单元创造了更好的条件。此外，也为维护和冷却提供了额外的设计选择。

根据本发明，离心机的转子具有转子头和用于至少一个旋转单元的附加旋转机构，旋转单元设置在转子头上。旋转单元包括轴承和与轴承连接的旋转头，轴承可旋转地安装在旋转头内，旋转单元相对于转子头可通过另一旋转机构来驱动。

在本发明中，设置有用于收容旋转单元和/或每个旋转单元的凹槽，使轴承相对于转子头牢固地安装。根据本发明，旋转单元具有壳体，该壳体用于收容轴承且轴承与旋转头转动连接，并且壳体、具有轴承的旋转头一起形成一构件单元，其中壳体被安装在转子头内使得其不能相对于转子头旋转、并且能够从转子头部拆卸。

本发明这样的设计显然有利于操作并延长了离心机的使用寿命，因为将壳体可拆卸地安装在转子头中极大地有助于清洁、维护和修理旋转单元的轴承。旋转单元可以容易地从转子头移除并且可单独地进行维护。此外，旋转单元也容易更换，从而将与维护有关的停机时间降至最低。

其中本发明一个实施例中，凹槽贯穿部分转子头，安装时，旋转单元穿过凹槽，旋转单元的壳体下部沿凹槽凸出并因此暴露于外部环境中。这种布置避免了凹部中的热量积聚，并且暴露部分在旋转期间由流过的空气进行冷却。此外，由于凹部的存在，旋转单元的长度就不受转子体尺寸的限制。当转子体的尺寸不变时，这个凹部结构可适用更长的旋转单元，例如：可用于适应用于更大样品容器的更大的轴承，这样也节省了空间以及成本。

在另一优选实施例中，转子头的旋转对称的基本形状确定了转子头外表面，壳体的下部区域凸出并且越过该外表面。这种构造改善了冷却效果，因为壳体的突出部分为空气流通提供了良好的接触表面。

已经证明，至少壳体30％的高度，优选至少50％的高度从上述外表面突出，这将产生空气流通的冷却效果和机械应力/安全的最佳比例。

为了进一步改善冷却效果，通过在壳体的下部区域设置散热片以便扩大旋转单元的冷却表面。.

所述散热片可以沿转子头的旋转方向对准和弯曲，并且其具有从转子头的旋转轴线开始的半径范围，其足以实现近似于层流气流并且最大化地防止气流到不了壳体部分区域而导致的壳体不均匀冷却的现象。然而各种实验已经表明，湍流空气流将产生更有效的冷却。因此，将散热片相对于旋转方向成一角度设置，则散热效果将更加有利。

根据本发明的另一实施方式，将旋转单元通过可脱开的快捷卡扣或螺钉连接件固定连接到转子头的设计，有助于旋转单元的安装和维护。

在优选实施例中，所述外壳远离散热片的侧面上设置有与转子头抵接的凸缘，该凸缘用于将壳体沿着壳体的纵向轴线的方向固定在凹部中。

在本发明的另一优选实施例中，旋转单元的凹部和壳体相适配连接，使得壳体除了沿纵向轴线的方向之外也可被固定在其它方向上，因此增加了离心机的安全性并延长了旋转单元的使用寿命。

壳体的横截面形状和凹部的横截面形状形成防旋转机构，尤其是具有突起和与突起相配合的凹槽的多边形或圆柱形形状形成的防旋转机构可以进一步提高固定效果。除了如上所述相对于转子头牢固地安装壳体之外，也避免了壳体围绕其自身轴线不必要的旋转。

在本发明的另一实施例中，壳体和壳体盖围合形成轴承空间，所述壳体盖具有用于旋转头的旋转轴穿过的中心孔，该轴承空间用于容置旋转轴的轴承；当样品容器的玻璃破裂时，这种封闭的轴承空间可以容纳可能进入的污染物。

优选地，轴承空间以润滑剂密封的方式与外界密闭.，因此从轴承排出的任何润滑剂均被控制在所述壳体内，用于整个离心时段在轴承区域中使用；这显然降低了轴承被卡住的风险。此外这样可防止转子头受到润滑剂的污染。

如果轴承空间填充有润滑剂，特别是润滑脂，优选滚动轴承润滑脂skflgbb2/0.4，这样在整个运行过程中，轴承将被润滑，从而可消除轴承被卡现象。

轴承空间内润滑剂填充至轴承空间的50％的高度，这样可以防止轴承过多的润滑。

为了能够随时检查轴承润滑并补充润滑剂，如果需要，可以提供润滑剂液位指示器和/或润滑剂补充阀。

进一步地，旋转单元与转子头相接触面尽可能大的接触，可确保从旋转单元到转子头的最佳散热。

本发明还涉及用于具有上述特征的转子的旋转单元。

附图说明

本发明的说明书、权利要求书以及附图涉及到的符号都列在后面的参考符号清单中。在本发明附图中：

图1a为本发明具有两个旋转单元22的双离心机的转子10的剖视图；

图1b为图1a中的转子10的剖视图；

图2为本发明优选实施例中的不具有传动装置36的旋转头24的立体图；

图3为本发明适配器50的立体图；

图4为本发明旋转单元22的爆炸图；

图5a为图4中的旋转单元22的俯视图；

图5b为图4和图5a中的旋转单元22沿图5a中的c-c方向的剖视图；

图1a是本发明具有两个旋转单元22(图中未示出)的双离心机的转子10的剖视图，图1b是图1a中转子10的剖视图。

具体实施方式

所述转子10具有呈圆盘型外表面的旋转对称的转子头12。所述转子头12设置有底部15和围绕于底部15并且向上延伸的周壁14。驱动轴线a垂直贯穿转子头12的中心孔13，驱动轴(图中未示出)沿自身自由端延伸并穿过设置于底部15内并且和驱动轴线a同轴设置的凹部18，所述凹部18和接收管20与底部15一体成型以确保转子头12中心垂直设置于驱动轴(图中未示出)上。

周壁14设置有垂直部14a以及朝向驱动轴向下倾斜的倾斜部14b，两凹槽16分设与驱动轴线a的相对两侧并且都部分贯穿周壁的垂直部14a和倾斜部14b，两个旋转单元22分别收容于每一所述凹槽16中。

每一旋转单元22具有各自的旋转轴r1和r2，两旋转单元22均通过凹槽16对齐，这样使旋转轴r1和r2与驱动轴线a相交并且在转子10上方形成一锐角。此外，两旋转单元22的自由端均远离驱动轴线a延伸，例如，壳体26(在下面描述)从周壁14的倾斜部14b的外表面延伸凸出。

每一旋转单元22具有一旋转对称的外轮廓，并包括一个可旋转地设置并用于容置适配器50的旋转头24(见图2)，适配器50用于容置待离心材料(如图3所示)，每一旋转单元22还包括壳体26(如图4所示)，壳体26设置有旋转头24的轴承70，旋转头24通过与设置于壳体26一侧的轴承轴25与轴承70啮合，部分轴承轴25在图2和图5b可见。

每一旋转头24分别具有与旋转轴r1和r2同轴的外壁24a。每一壳体26分别设置有与旋转轴r1和r2同轴的侧壁26a。旋转头24的直径大于壳体26的直径以使外壁24a和侧壁26a之间形成肩部28并使得旋转单元22部分地与凹槽16相连接，如图1a所示。

每一外壳26的尺寸分别与对应连接的凹槽16的尺寸相适配。为了确保壳体26和转子头12之间的不可转动连接，每一壳体26内设置有分别与旋转轴r1和r2平行的凹进部，转子头12上设置有与凹进部连接的凸起部。为了清晰起见，在图中没有显凹进部和凸起部。此外，凹进部和凸起部的设置也可以反过来。进一步地，壳体26也可以设计为多边形替代圆柱形设计，以确保壳体26以不可旋转的方式安装在转子头12上。

如图1a所示，每一旋转头24远离壳体26的一侧通过封盖30封闭设置，每一封盖分别与转动轴r1和r2同轴设置。闭合旋钮32同样是同轴心地设置于封盖30上，闭合旋钮32可以作为把手通过旋转并移除打开封盖30，和/或者通过盖上封盖30并与打开方向反向旋转关闭。

外壁24a靠近肩部28处设置有凸环34，如图2所示，凸环34与传动装置36固定连接，每一传动装置36与每一外壁24a分别以相对于旋转轴r1和r2同轴对准方式不可旋转连接。为了传递每一旋转头24分别围绕旋转单元22的旋转轴r1和r2的旋转动作，每一旋转头24的转子头12下方设置有齿轮，为了清晰起见，在图中没有显示齿轮。该齿轮一方面与传动装置36相啮合，另一方面与一中央齿轮40相连接，该中心齿轮40与远离可旋转的转子头12的马达壳体(图中未图示)不可转动连接，例如通过螺纹连接。这种旋转动作是众所周知的并且已经被现有技术中公开的，因此这里不再详细阐述。

主旋转(转子10的旋转)与反向旋转(旋转头24的旋转)的比率通过齿轮(未示出)与中心齿轮40之间的传动比得到。随着转子头12的拆除，齿轮(未示出)和中心齿轮40可以很容易地被更换。因此，通过调整齿轮(未示出)和中心齿轮40的直径，可以很容易地改变速率比。

壳体26远离转动头24的一侧设置有散热片42。散热片42沿转子头12的旋转方向垂直排列。

图2为本发明优选实施例中的不具有传动装置36的旋转头24的立体图。整个凸环34的周面上均匀分布有通孔34a，设置于传动装置36的底面的螺钉36a贯穿通孔34a，如图1a所示，螺钉36a通过设置于传动装置36内的螺纹孔与传动装置36连接。螺钉36a贯穿通孔34a将传动装置36固定于转动头24的外壁24a上，还保证了传动装置36不可相对于旋转头24旋转。

在外壁24a内部，底板24b上设置有若干墙体44，若干墙体44用于固定图3中放置待离心材料的适配器50。若干墙体44形成的内轮廓与图3中适配器50的外轮廓相适配，其中适配器50具有两个相互叠加的矩形形成的十字形区域，两个相互叠加的矩形相互同心正交地旋转。若干墙体44彼此部分地连接以用于提高稳定性。四个墙体44，其中两个彼此相对设置为一对，每一对墙体44都有一个与外壁24a同轴设置的外轮廓44a。外壁24a上靠近上边缘处开设有四个等距的孔24c，该孔24c用于锁住封盖30，封盖30设置有与孔24c对应的插销。

图3为本发明适配器50的立体图。在上述十字形区域的外围，适配器50具有垂直布置的整体外墙52。外墙52、五个矩形空腔56之间通过分隔墙54隔离，空腔56对应于旋转头24的外壁24a纵向延伸，空腔56用于收容样品容纳器(图中未示出)并且和样品容纳器的形状相适配。

靠近适配器50的外墙52的自由上边缘设置有轴承表面58，轴承表面58垂直设置在外墙52上，当适配器50处于插入状态中，轴承表面58将被搁置于墙体44的自由上边缘上。轴承表面58具有与旋转头24的外壁24a同轴设置的外轮廓60，该外轮廓60具有四个均匀分布与同一圆周的凸起62，所述凸起62便于适配器50插入旋转头24以及从旋转头24拆卸下来。

图4为本发明旋转单元22的爆炸图，旋转单元22包括旋转头24、外壳26以及与外壳26一体成型的轴承70，还包括同中心地贯穿所述轴承70的驱动轴，为了清晰起见，图中未示出所述驱动轴。

从外壳26开始分别沿着旋转轴r1和r2设置有用于压紧轴承70的压紧螺母72，两个单列角接触球轴承74a和74b，位于两个角接触球轴承74a和74b之间的外垫圈76，内垫圈78和壳体盖80。轴承70的所有上述元件均具有同心孔，其中旋转头24的轴承轴25自由贯穿所述同心孔。

在壳体盖80上靠近外围等距间隔设置有八个开口82。壳体26与旋转头24连接的一侧上设置有外凸缘84，外凸缘84又设置有分别与每一开口82对应设置的开孔86。

图5a为图4中的旋转单元22的俯视图。每一圆螺钉88分别与壳体盖80的开口82连接，并通过外凸缘84的开孔86延伸。五个开口82a中每一个开口82a分别连接于五个开孔86a中的每一个开孔86a。圆螺钉88使得外壳26和壳体盖8之间通过螺纹连接，这样，连同图2中的轴承轴25形成一个以润滑剂密封的方式与外界密闭的轴承空间64(见图5b)。

关于如何配对两个单列的角接触球轴承以及如何偏置它们是众所周知的技术，因此此处不再赘述。

图5b为图4和图5a中的旋转单元22沿图5a中的c-c方向的剖视图。底板24b和角接触球轴承74b之间的侧壁26a设置有具有阀线92的润滑油加注阀。必要情况下，这种润滑油加注阀可用于填充润滑油进入通过封装外润滑剂密封方式密闭的轴承空间64。壳体26的外壁26a上设置有用于检查润滑油油位的润滑剂指示线90。

参考符号清单

10转子

12转子头

13中心孔

14周壁

14a垂直部

14b倾斜部

15底部

16凹槽

18凹部

20接收管

22旋转单元

24旋转头

24a外壁

24b底板

24c孔

25轴承轴

26壳体

26a侧壁

28肩部

30封盖

32闭合旋钮

34凸环

34a通孔

36传动装置

36a螺钉

40中心齿轮

42散热片

44墙体

44a外轮廓

50适配器

52外墙

54间隔墙

56空腔

58轴承表面

60外围轮廓

62凸起

64轴承空间

70轴承

72压紧螺母

74a,b角接触球轴承

76外垫圈

78内垫圈

80壳体盖

82开口

82a开口

84外凸缘

86开孔

86a开孔

88圆螺钉

90润滑剂指示线

92阀线

a驱动轴线

r1,r2旋转轴