本发明涉及如权利要求1前序部分所述的用于双离心机转子的旋转单元。
背景技术：
在现有技术中用于双离心机转子的旋转单元是众所周知的，例如，其中一个或多个旋转单元可设置于转子中，用于将装有样品材料的离心管容置于接收单元的样品容置器上。然而，通常在离心过程中样品储存器的安全安装只能够保证接收单元和旋转单元的旋转头固定连接，以在较大程度上避免接收单元由于旋转过程中产生的离心力从旋转头中脱离。首先，这对总体尺寸不利。其次，要完全将旋转头安全地安装在旋转单元中并不容易，也可能根本不可能，因为某些任务要求样品管水平地插入旋转头。
此外，安装空间的限制，特别是在台式离心机的情况下，一般很难提供额外的安全措施，例如确保接收单元不可转动地安装在旋转头或在离心过程中将样品材料产生的污染物收纳于一个容器中以避免对离心机的污染。
jp2009-119587公开了一种双离心机，该双离心机包括旋转头和接收单元。由于接收单元和旋转头相互连接，公差会使接收单元和旋转头产生较小的相对运动然后导致操作过程中的附加不平衡。这些不平衡又导致离心机的严重磨损，从而导致离心机过早失效。
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种旋转单元，并进一步开发该旋转单元使得样品材料容置于容器,比如管中，可以通过接收单元更安全放置于旋转单元中并占用很小的空间，本发明还提供了各种样品容置器以及对应的接收单元以容纳不同型号和数量的接收样品储存器。
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。
从属权利要求阐述了本发明的优势以及进一步发展。
本发明基于如下技术方案：接收单元和旋转头之间的摩擦连接/夹紧连接将使接收单元安全地安装并且容易更换。此外，只需要更少的安装空间。
根据本发明，离心机转子的旋转单元具有轴承和与轴承连接并设置于轴承中的旋转头，以使旋转头绕旋转轴旋转，并通过离心机的附加旋转机构相对于转子转动。旋转头可拆卸地连接到接收单元并用于带动接收单元旋转，所述接收单元能够容纳至少一个待插入其中的样品容置器，所述样品容置器内容纳有样品。部分接收单元和旋转头通过楔形方式摩擦连接，该摩擦连接随着接收单元沿旋转单元的旋转轴朝向旋转头方向移动时增加。楔形摩擦连接所需的条件可以很容易地在技术上实现。因此，用户可以无需任何工具就能轻易地制造和接触旋转头和接收单元之间的摩擦连接/夹紧连接。
在本发明的优选实施例中，旋转单元倾斜安装于转子中，这样增加转速将促使接收单元与旋转头之间摩擦连接。在旋转过程中产生的力被用来加强接收单元与旋转单元的楔形摩擦连接。无论旋转速度如何，这是在旋转单元中安装接收单元的一种简单而安全的方法。
在本发明的一个实施例中，在所述接收单元的底面和所述旋转头的底端之间进行摩擦连接。在这种方式中，由于楔入/夹紧实质是由接收单元的插入产生的，楔形摩擦连接可以特别容易产生，且楔形摩擦连接通过移除接收单位而解除。
优选地，设置多个挡台以限制楔形摩擦连接中的运动。这些挡台可以限制接收单元旋转头进入旋转头内的深度到规定的最大值。这种设置增加了离心机的运行安全，可防止过度楔入/夹紧和任何可能导致其不可逆转的干扰。此外，多个个挡台的设置也减少了接收单元意外地插入不适合旋转头的可能性。
具体地，所述接收单元和旋转头之间的摩擦连接包括截锥形插接脚插入相适配的通孔的连接，或是接收单位设置插接脚与旋转头设置通孔，或者反过来；还可以在接收单元和旋转头上分别同时设置插接脚和通孔。插接脚的圆锥形状，保证了良好的楔入/夹紧效果和高剪切强度，同时插接脚的外轮廓朝向通孔的方向逐渐减小有助于通过简单的方式使插接脚位于凹槽中心。
在本发明另一个优选实施例中，插接脚的纵向轴线和旋转头的旋转轴平行排列，插接脚为旋转对称设计，来源于插接脚的圆锥体纵断面的直线与旋转轴形成的夹角为10°to35°，特别是15°。这个角度范围内一方面产生较好的抗剪强度比例，另一方面加强了楔入/夹紧效果。此外，当接收单元插入旋转磁头时，插接脚将以最佳方式位于凹槽中心。
为了便于生产并增加摩擦连接载荷下的稳定性，插接脚和接收单元由同一材料制作并且一体成型，和/或插接脚和旋转头由同一材料制作并且一体成型。在本发明的另一方面，所述插接脚的数量和尺寸适应于双离心机操作过程中由于交变旋转应力产生的力作用于插接脚部材料的剪切强度。因此，由于缺乏足够的数量和/或尺寸，楔状摩擦连接不会在操作过程中意外接触导致离心机内部损坏。同时，材料成本和施工工作量也可以减少，因为只需要提供安全操作所需的插接脚的最小的数量和尺寸。优选地，截头锥形的插接脚的底面直径
和锥台高度之间的比率为10:6。经验表明，这将导致脚的抗剪强度和摩擦连接的稳定性之间达到最佳比例。优选
地，接收单元为塑料材料制作，特别是聚酰胺，旋转头和样品容置器都为铝材料制作，特别是型号为enaw化学为zn5mg3cu-t6的铝合金。这些材料的强度、可加工性以及成本比例很高。
转子由驱动轴驱动。根据强度、稳定性、重量等要求，驱动轴可由铝或钢制成，或用钢覆涂。
实现安全稳定的摩擦连接的一种特别简单的方法是提供偶数个插接脚，即至少四个彼此相对旋转对称分布且彼此间隔均匀的插接脚。此外，这种旋转对称的分布避免了不平衡的发生。
优选地，接收单元对称设计，因此提供了两个用于将接收单元插入旋转单元的位置而不是仅一个。
如果插接脚位于接收单元的边缘，作用在插接脚上的剪切力就会降低。这样就降低了材料的负荷，从而使旋转头的操作更安全。
然而，通过提供具有向顶部敞开的安全腔的旋转头，接收单元可以以更安全的方式安装。在安装好的状态下，所述安全腔将完全在侧面包围所述接收单元，特别包围内部插入有样品储存器的样品容置器。这也将避免由于材料缺陷时，插接脚和凹槽之间的楔入/夹紧解除导致接收单元从旋转轴的侧向松脱。此外，这将避免当样品储存器为完全封闭的设计并且被破坏后，样品材料从安全腔泄漏。
优选地，旋转头或安全腔的底端设置有用于收集泄漏的样品材料的周状的安全通道。漏出来的样品材料会被收集并分散于所述安全通道里。这样可以防止泄漏出来的样品材料集中于一点从而造成不平衡。
如果安全腔设置有顶盖，特别是全封闭式的顶盖，所述顶盖优选地通过一个速释卡扣或螺纹连接的方式与安全腔连接，如果接收单元以及设置于接收单元内的样品储存器损坏，旋转头，特别是连接到旋转头的轴承以及双离心机内部的剩余空间可以避免受到污染，因为顶盖可以防止样品材料泄漏。此外，顶盖可进一步提供保护防止接收单元松动。
在另一实施例中，安全腔的底端设置有插接脚和/或用于将其连接到接收单元的通孔。因此，接收装置将更安全地安装在安全腔内。此外，这将增强安全腔对环境潜在污染的保护作用，因为安全腔可以更容易密封。
优选地，安全腔通过紧固装置特别为铆钉连接到旋转头上。这将确保安全腔在旋转头运行的时候不会松开以损坏离心机。
为了进一步提高旋转装置的操作安全性，旋转头和安全腔由相同材料制作并且一体成型地形成一单独的单元。组件数量的减少使系统更加稳定。
优选地，安全腔完全封闭，更优情况下顶盖也是完全封闭的。
在本发明的另一实施例中，楔形摩擦连接作用在接收单元的侧面和安全腔的周壁上。此实施例也是安全的，并且不太容易出现缺陷。
优选地，样品容置器可以插入到接收单元中，并且可拆卸地安装在其中。接收单元和样品容器容器是两个部分，这使得接收单元内可以收容不同的样品容置器。
此外，优选地，提供一组用于不同样品容置器的接收单元，所述样品容置器用于样品储存器和/或用于不同负载，相应的接收单元被选择性地安装于旋转头中。保证了可以加工许多各种不同型号以及不同数量的样品储存器，以及用于这些样品储存器的样品容置器总是可用的，所述样品容置器通过强力的楔入/夹紧效果安装于旋转头内。
具体地，接收单元具有设置有两个支撑臂的接收空间，所述两个支撑臂用于两个不同的样品容置器。因此，所需的不同接收单元的数量可以减少一半。
优选地，夹紧装置用于在没有任何间隙的情况下将样品存储器安装在接收单元的接收空间中。这样可以防止样品存储器脱离接收单元，从而在离心过程中增加离心机的安全性，并在过失的情况下最大限度地减少损坏或污染的危险。
为了以一种简单有效的方式将样品存储器固定于适当的地方，接收单元具有抵接于样品储存器的第一挡板，以及相对所述第一挡板的一端设置的第二挡板。这样样品储存器稳固地夹紧于第一挡板和第二挡板之间。
优选地，所述接收单元和样品容置器一体成型，减少了所需的组件数量，从而使样品储存器的安装更加安全。
附图说明
本发明的附图中阐述的实施例的附加优点、特征和可能的应用将在以下说明书中进行描述。
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1为本发明旋转单元的爆炸图；
图2为本发明中用于样品容置器的接收单元的立体图；
图2a为图2中的接收单元的仰视图；
图2b为图2中的接收单元的侧视图；
图3a为样品容置器的立体图；
图3b为图3a中样品容置器的俯视图；
图4a为另一个样品容置器的立体图；
图4b为图4a中样品容置器的俯视图；
图5为本发明用于样品容置器的接收单元的立体图；
图5a为图5中接收单元的仰视图；
图5b为图5中接收单元的侧视图；
图6为本发明样品容置器的立体图；
图7为本发明中另一个样品容置器的立体图；
图8为本发明中与样品容置器一体成型的接收单元的立体图；
图8a为图8中楔形元件的放大图。
具体实施方式
图1是本发明的离心机转子的旋转单元10的爆炸图。旋转单元10具有个杯状外壳12，外壳12内同轴心地安装有轴承14。外壳12开放的一侧设置有凸缘19，该凸缘19围绕其整个周边延伸并具有八个均匀间隔的小孔20。这些小孔20与盖盘16中的钻孔18相匹配，盖盘16通过圆螺钉22与外壳12螺纹连接以封闭外壳12的开启侧。
轴承14设置有同轴心的中心口14a，盖盘有设置有同轴心的中心孔16a。旋转头24的轴承轴34通过中心孔16a贯穿中心口14a，以将旋转头24同心旋转地安装于其中的轴承14中。
旋转头24具有底端30和围绕底端30设置的侧壁28，底端30和侧壁28形成封闭的安全腔。底端30设置有圆周的安全通道31，安全通道31直接毗邻于侧壁28，用于在操作中出现过失时收集从离心机泄漏的所有样品材料。
侧壁28靠近自由端沿其周边均匀设置有四个彼此间隔的定位销29以及一个定位钉29a。底端30靠近侧壁28均匀分布有八个彼此间隔的通孔32，所述定位销29、29a以及通孔32的功能将结合附图在后面进行阐述。装齿26沿整个侧壁28的外围周边延伸并且与侧壁28连接以共同旋转。装齿26和齿轮啮合，为清晰起见，图中未示出离心机的另一个旋转机构的齿轮传动。齿轮传动作为一种进一步的旋转机构的使用是众所周知的，并且已经在先前的技术中描述过，因此此处不再赘述。
图2是本发明用于样品容置器的接收单元40的立体图。图2a是图2中接收单元40的仰视图。图2b是图2的接收单元40的侧视图。接收单元40有一个基本的圆底42，底面42a，两对相互平行排列并设置有端部56的隔断墙44。圆底42的周长经计算设计使得接收单元40可以仅在具有很小间隙的情况下插入具有安全腔的旋转头24。当离心机运行时出现操作失误，任何样品材料的泄漏可以通过圆底42的周边和图1中旋转头24的周边之间的间隙以及侧壁28向下进入安全通道31并被收集。
所述两对隔断墙44相互垂直交叉设置形成双十字的形状。在接收单元40被引入旋转头24后，参考图3a、3b、4a和4b，总共形成了五个用于收容样品容置器60和70的凹槽
46a和46b。凹槽46a和46b被具有相同长度的隔断墙44并部分被旋转头24的侧壁28横向限位，为了清晰起见，侧壁28在图2中未示出。位于双十字中心的凹槽46a四侧面都被部分隔断墙44限位并形成一块方形区域。凹槽46a每一边都有一临近的凹槽46b，凹槽46b的三侧面分别被部分隔断墙44限制。另外四个凹槽46c分别被两边的部分隔断墙44限位，并且从底端30的外周来看，每一凹槽46c都位于两个凹槽46b之间。每一凹槽46a和46b内部都设置有一凸起54，所述凸起54形成于部分至少一面隔断墙44上，所述凸起54用于在插入时引导样品容置器60和70。
样品容置器60和70的外围周长和凹槽46a的底面积相匹配，样品容置器60和70在平行于接收单元40的底端30的每一方向没有间隙地固定就位，由于隔断墙44的端部56和旋转头24的侧壁28一同形成多个挡台，所述挡台用于防止样品容置器60和70越出端部56。因此，接收单元40适用于在离心时容纳多达五个样品容置器60和70。
为了增强的隔断墙44的稳定性，每个凹槽46c设有圆形外壁48，当接收单元40插入旋转头24时，所述外壁48与连接有接收单元40的旋转头24的侧壁28的面积相适配，并且每一外壁48连接隔断墙44的相应两个端部56。四个外壁48中每一外壁48的中心都设置有固定轨48a，当接收单元40呈插入状态，每一固定轨48a都抵接于旋转头24的侧壁28。在接收单元40插入旋转头24的过程中，所述四个固定轨48a还分别与图1中侧壁28上的定位销29位置对应以引导接收单元40。而且，固定轨48a和与之结合的定位钉29a共同作用使得接收单元40和旋转头24一同旋转。此外，四个外壁48中其中一个外壁48上设置有一导入槽49，所述导入槽49和定位钉29a连接。导入槽49和定位钉29a之间的相互作用保证了接收单元40的正确校准。
凹槽46c内设置有多个贯穿接收单元40的圆底42并且与所述圆底42固定连接的锥形销50，在所述圆底42的底面42a上，每一锥形销50的自由端形成了截头圆锥形插接脚52，所述插接脚52的尺寸和旋转头24的底端30内的通孔32尺寸相匹配，因此，一旦接收单元40插入，插接脚52和通孔32将产生一个稳固的楔入/夹紧效果。
在圆底42的底面42a相对的一侧，锥形销50垂直于所述圆底42并垂直延伸几乎到外壁48的自由端的高度。
底面42a还设置有十字形的旋钮58，所述旋钮58用于隔开底面42a和底端30以减少热量传递，之所以选择十字形结构，是因为它具有稳定性的同时重量小。
图3a是样品容置器60的一个实施例的立体图。图3b是样品容置器60的俯视图。
样品容置器60具有与图2中凹槽46a和46b相适配的底壁61，还设置有一边缘62a、与边缘62a平行的另一边缘62c、边缘62b以及与边缘62b平行的另一边缘62d，所有的边缘长度相等。四个边缘62e垂直于底壁61延伸，嵌入壁63被边缘62a以及两个边缘62e分隔形成六个轴承凹部68a，六个离心管可以水平地储存于六个轴承凹部68a内。样品容置器60设置有与底壁61平行的顶壁67，六个轴承凹部68b设置于顶壁67内，六个离心管可以垂直地设置于所述六个轴承凹部68b内(为了清晰起见，图中未显示)。边缘62b和两边缘62e限位一边壁66，所述边壁66设置有定位槽64，定位槽64和图2中所述的凸起54连接并用于当样品容置器60插入时使所述凸起54正确定位于凹槽46a和46b中。
图4a是另一实施例中样品容置器70的立体图；图4b为图4a中样品容置器70的俯视图。
样品容置器70与样品容置器60的区别仅在于在其顶壁77内设置有9个轴承凹部78b而不是像顶壁67那样设置有6个轴承凹部68b，并且在其嵌入壁73设置有一单独的轴承凹部78a而不是在正侧63设置六个轴承凹部68a。
样品容置器60和70的两个实施例只示出了本发明中怎样对应设计样品容置器能够使不同型号和数量的圆柱管容置于旋转单元10中。适合其他要求的样品容置器能够简单制造得到。
图5为本发明另一实施例中接收单元80的立体图。图5a是图5的接收单元80的仰视图。图5b是图5中接收单元80的侧视图。
接收单元80与接收单元40不同之处在于，其适于接收单个样品容置器100(参见图6)或110(参见图7)，因此没有与接收单元40的隔断墙44类似的分区壁。其次，与接收单元40相反，接收单元80具有安全壁88，该安全壁88沿底部82的外部轮廓上圆周设置。至于接收单元80插入旋转头24以及由此产生的楔入作用，该楔入作用形成于接收单元80的底面82a上的插接脚84和旋转头24设置的通孔32之间，本实施例中的接收单元80和图2，2a以及2b中描述的没有区别。
安全壁88的内轮廓88a限位形成了十字形的接收空间86。两矩形支撑臂86a和86b设置于容纳空间86内并且相互垂直，第一支撑臂86a和第二支撑臂86b的表面积完全相同并且都与图6和图7中所示的样品容置器100和110的表面积对应。
第一支撑臂86a用于接收样品容置器100。基于这个目的，安全壁88内的第一支撑臂86a的每一端都设置有挡板90，所述两个挡板90相对于第一支撑臂86a相对设置。所述挡板90用于确保插入有样品储存器的样品容置器100和接收单元80之间的楔入连接，对此将参照图6进一步详细描述。
第二支撑臂86b用来接收样品容置器110。基于这个目的，安全壁88内的第二支撑臂86b的一端设置有一凹槽挡板92a，另一端设置有两个凹槽挡板92b，这些凹槽挡板92a和凹槽92b用于确保样品容置器110和接收单元80之间的楔入连接，对此将参照图7进一步详细描述。
为了加强转动单元的保护避免在容器损坏的情况下受样品材料的污染，也可以将安全壁88与外界隔离，并在接收单元80的安全壁88上设置顶盖。这将避免样品容置器100,110内的样品材料泄露到接收单元80的潜在可能性。
图6是本发明一实施例中样品容置器100的立体图，参照图5，5a和5b所示，样品容置器100收容于接收单元80的第一支撑臂86a中。
样品容置器100设置有一开口104a以及一开口104b，开口104a设置于正侧102a上，开口104b设置于正侧102b上，开口104a和104b用于垂直收容并储存一离心管(为清晰起见图中未示出)。离心管的一端(设置有盖子的一端)从所述正侧102a的开口104a或正侧102b的开口104b一个开口中伸出.并结合对应的安全壁88内的凹槽挡板90，产生楔入力使样品容置器100夹紧于接收单元80内。
图7是本发明收容于接收单元80内的第二支撑臂86b内的第二样品容置器110的立体图。
在图7中，正侧112a面对观察者，样品容置器110设置有开口114a和背对观察者的另一正侧112b，正侧112b上设置有两个开口114b。开口114a和114b用于垂直收容并储存一离心管(为清晰起见图中未示出)。与图6中相似，离心管的端部从所述正侧112a的开口114a或正侧112b的开口114b内其中对应于安全壁88内的凹槽挡板92a,b的一个开口中伸出，产生楔入力使样品容置器110夹紧于接收单元80内。
图8是与样品容置器124一体成型并用于水平接收两个样品储存器的接收单元120的视图。
类似于图2和5中所示的接收单位40和80，接收单元40有一个基本的底部122，底部122的周长和图1中旋转头24的内周以及侧壁28相适配，使得接收单元120可以在没有间隙的情况下插入具有安全腔的旋转头24。底部122上水平放置有一用于水平收容两个样品储存器(小瓶子，图中未示出)的样品容置器124。所述样品容置器124包括两平行设置并与样品容置器124同材料制作且一体成型的接收管124a和124b，在其水平相对两端，接收管124a和124b各自设置有一个用于引入样品存储器的接收口126。
四个墙壁构件123垂直设置在底部122上并沿其周边分布，所述墙壁构件123用于将接收单元120引入旋转头24正中心，并在其完全插入后使其固定。因此，这些构件的作用与接收单元40的隔断墙44的端部作用类似。每一接收
口126上设置有用于密封的密封板128，如图8a所示，所述密封板128的表面积由半圆部128a和设置于半圆部128a下的矩形部128b决定。所述密封板128通过底部122的凹处沿插入方向132被引入，所述凹处在本视角中不可见，所述凹处下设置有一凹槽(图中不可见)，所述凹槽在接收管124a和124b内靠近接收口126的区域延伸用于引导并保护密封板128。密封板128的厚度和凹槽的宽度相匹配，矩形部128b的厚度沿插入方向132略微增大，使得一旦密封板128完全插入凹槽中会产生楔入效果。所述楔入效果可以防止密封板128意外从底部122的凹槽中脱落。此外，完全插入的密封板128和被引入的样品存储器之间会产生楔入效果。
密封板128设置有安装于其上的腹板130，其用作用户的手柄。
参考符号清单
10旋转单元
12外壳
14轴承
14a中心口
16盖盘
16a中心孔
18钻孔
19凸缘
20小孔
22圆螺钉
24旋转头
26装齿
28侧壁
29定位销
29a定位钉
30底端
31安全通道
32通孔
34轴承轴
40接收单元
42圆底
42a底面
44隔断墙
46a,b,c凹槽
48外壁
48a固定轨
49导入槽
50锥形销
52插接脚
54凸起
56端部
58旋钮
60样品容置器
61底壁
62a,b,c,d,e边缘
63嵌入壁
64定位槽
66边壁
67顶壁
68a,b轴承凹部
70样品容置器
73嵌入壁
77顶壁
78a,b轴承凹部
80接收单元
82底部
82a底面
84插接脚
86接收空间
86a第一支撑臂
86b第二支撑臂
88安全壁
88a内轮廓
90凹槽挡板
92a,b凹槽挡板
100样品容置器
102a,b正侧
104a,b开口
110样品容置器
112a,b正侧
114a,b开口
120接收单元
122底部
123墙壁构件
124样品容置器
124a,b接收管
126接收口
128密封板
128a半圆部
128b矩形部
130腹板
132插入方向
α角度
d旋转轴