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：

ep2263654a2公开了一种制备脂基纳米颗粒的方法，以及用于在不对称双离心机中通过均质化生产脂质纳米颗粒的试剂盒和配件。从这个印刷刊物可以推测，如果含有生产脂基纳米颗粒材料的样品容器的纵轴相对于旋转单元的旋转轴的角度设置为70°至110°，会得到更好的结果。通常，双离心机包括两个或多个旋转单元，以便使离心机能够容纳更多数量的样品容器，从而同时处理更多的样品。当相对于旋转单元的旋转轴的角度优选为70°至110°时，因为样品容器位置与双离心机离心力之间的相对作用，样品容器内样品的均匀性以及样品的混合或研磨会被样品容器内部材料的高速运动所影响。这些样品容器内材料的高速运动会导致负载不均匀，从而导致双离心机内的不平衡。

大量均质化、混合或研磨过程所需的高转速，会导致相应的大质量不平衡。样品容器的定位可能是转子不平衡的一个主要原因。如果样品容器的纵向轴线不同中心地对齐或平行于旋转单元的旋转轴，会导致转子产生更高的不平衡风险。另一方面，由于样品容器内的质量运动不能同步，因此单个旋转单元的样品容器的不同步设置将增加质量不平衡的副作用。

这些上述过程中必然存在的不平衡不仅会导致噪音和破坏性振动，而且会导致机械部件过早磨损，由此对离心机的安全性造成不利影响，并产生不必要的费用。此外，所生产的样品材料的质量也因存在超出必要范围的不平衡而受到损害。出于这个原因，过程必须的不平衡必须减少或补偿到所需的程度。

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。

ep2263653a2以及fr2955042a1均公开了不对称离心机。在这些情况下，置入重量到转子内以平衡不对称负载。然而，本发明的主题是对称的离心机，因此本发明的目的在于解决不同类型的问题。

本发明的目的是提供一种可克服上述缺陷的双离心机转子，该双离心机转子中，在样品容器内仍发生必不可少的质量变化过程和由此导致的不平衡，但是，整个转子单元的不平衡不会超过技术可接受的范围。

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。

本发明的有益效果结合上述权利要求进行说明。

本发明是基于发现转子的整体质量可以通过使用附加阻尼质量块和/或通过相对转子校准样品容器容置器并以相同的方式校准样品容器而增加，以尽可能优化同步至少两个旋转单元的运动。

事实上，这些研究结果并不完全依赖于脂基纳米颗粒的生产，而是一般用于双离心机转子，例如，上述一些重要过程是样品的研磨和/或混合。

根据本发明，用于绕离心机主轴旋转的双离心机转子包括至少两个相互对称设置的旋转单元、轴承以及与轴承连接并安装在轴承内的、可绕旋转轴转动的旋转头，所述旋转头在离心机的另一个旋转机构的驱动下绕所述旋转轴旋转，且相对于所述转子旋转，所述旋转头具有用于容纳至少一个样品储存器或者样品容置器的旋转头接收单元，所述旋转头的所述旋转轴相对于所述转子的所述驱动轴倾斜，所述旋转头接收单元用于收容细长的样品容器容置器或者细长的样品容器，样品容器容置器或者样品容器的纵轴插入旋转头接收单元内并且与旋转轴垂直或者相对于旋转轴呈大于0°小于90°的角度方向延伸。至少一个阻尼质量块通过可拆卸的方式、固定件或者固定方式选择性地附着在至少一个连接区域上，以用于离心机运行。这允许根据需要选择和附加一个或多个合适的阻尼质量块，尽可能减少双离心机运行中出现的不平衡的不利影响，同时反过来又提高了操作安全性和延长了离心机的使用寿命。

依据本发明的有利的进一步发展，所述双离心机的主轴和旋转单元的旋转轴交叉，在它们之间形成的平面上，双离心机的主轴和旋转单元的旋转轴交叉形成的角度大于0°并且小于90°。

在本发明的一实施例中，双离心机转子设置有两个相同的旋转单元，所述两个旋转单元的零点位置相对于主轴对齐。所有的旋转头接收单元，优选包括样品容器容置器和/或样品容器都以相同的方式设置于旋转单元内，并且所有的旋转单元在运行中同步运动。在这种情况下，离心机的驱动轴-主轴是旋转轴的镜像轴。旋转头接收单元的相同安排，特别是样品容器容置器和/或样品容器的相同安排，以及旋转单元的同步运动防止整个离心机出现失衡。在这种情况下，优选地，至少一个阻尼质量块通过可拆卸的方式、固定件或者固定方式选择性地附着在至少一个连接区域上以用于离心机运行。

优选地，至少一个阻尼质量块设置于所述转子的连接区域上，大大减少了系统固有的不平衡对整个系统的不利影响。

如果连接区域的阻尼质量块由多个质量元件组成，则可以更具体的方式抵消不平衡。换句话说，有可能用一个尽可能高的阻尼质量块来创造一个最佳的解决方案来补偿转子的不平衡和整体质量，但是，考虑到所需的转子加速度和现有的电机安装，转子的整体质量不应该太高，例如，在转子重量较低的情况下，离心机的安全容器可能是一个较弱的设计。

在本发明的一个方面中，提供了一组不同重量的质量元件，其中质量元件用于创建预定重量的阻尼质量块或预定重量的多个阻尼质量块，所述预定质量按照需求是相同的和/或不相同的。这使得可以根据多样化的需求选择具体的阻尼质量块，例如离心机样品的不均匀加载或改变旋转头接收单元与样品容器容置器和/或样品容器的质量的大小。

不需要根据不同质量元素编制阻尼质量块，也可以从一开始就提供一组不同重量和/或相同重量的阻尼质量块。根据需要，将一个阻尼质量块引入连接区域，或者将多个阻尼质量块引入连接区域。这将使离心机操作员能够根据对应的应用快速选择和附加适当的阻尼质量块。

在另一个优选实施例中，至少一个样品容器容置器或样品容器可以安装在旋转头接收单元内，所述阻尼质量块的可以根据容纳有样品并被引入样品容器容置器的样品容器以及样品容器容置器的总质量来设置，和/或根据容纳有样品的样品容器和旋转单元的总质量决定。这确保了那些可能引起不平衡的质量的精确补偿。因此，离心机的操作更加平稳和安全。

优选地，如果附着于所述转子上的阻尼质量块相对于总质量的比率为0.5至1，尤其为1，所述总质量包括样品负载，样品容器，样品容器容置器，旋转头接收单元和旋转单元的总质量。在这个比率下，提供了足够的阻尼质量块，在离心机没有过载的情况下，可有效地通过同步样品容器的方向以抵消不能完全被补偿的不平衡。

在本发明的另一个优选的实施方案中，所述附加旋转结构设计如下，一档齿轮相对于电机轴固定，二档齿轮与所述旋转头连接，所述电机轴通过所述转子相对于固定的一档齿轮的旋转运动驱动所述转子运动，并驱动与所述一档齿轮可操作性连接的二档齿轮运动，进而使所述旋转头移动。这种旋转机构的设计确保了每一旋转头以特别均匀的方式驱动，从而使每个样品容器均衡旋转。

在本发明的其他以实施例中，优选地，从所述一档齿轮到二档齿轮的旋转运动之间的每一旋转机构设置有多个所述旋转单元，所有旋转单元的旋转头的齿轮形状相同，执行的角运动也相同，以确保所有旋转单元的同步运动。

在本发明的一个方面，所述旋转头以及所述旋转头接收单元相对于所述转子设置有零点位置，穿过所述零点位置并且垂直于所述旋转头的旋转轴的径线以及与所述转子的驱动轴垂直的径向延长线之间有交叉点，这样只允许样品容器与旋转头接收单元进行一次对准，从而进入旋转头接收单元，所有的交叉点都位于环绕在所述驱动轴外的一圆周上，这样的安排很容易同步旋转头，因为它不仅预先设置了实际旋转运动，还使得旋转运动的出发点彼此相关。

所有旋转头接收单元和直接或者间接引入所述旋转头接收单元内的所有样品容器都分别相对于所述转子头的零点位置相同设置，在这种情况下，尤其是每一样品容器的顶盖都相对于所述转子向外径向设置，进一步加强了旋转头的同步性。

如果所述旋转头的二档齿轮啮合齿总数目为所述一档齿轮的啮合齿总数目的整数倍，则易于在旋转头的一面和转子的另一面之间保持一个恒定的角度。

通过在一档齿轮和二档齿轮之间连接传动齿轮来实现双离心机主速度与旋转单元速度之比的更高的灵活性，所有所述传动齿轮都是相同的设计。改变各自的传动齿轮是实现改变传动比的一种简便的方式。

为了便于在离心机启动前对旋转头的位置进行手动调节，优选地，用光学标识符标记旋转头的零位，使得用户能够一眼能看清旋转头需要进行何种导向以进行同步运动。

在本发明的另一优选实施例中，每一旋转头位于所述零点位置处都设置有第一钻孔，所述第一钻孔在所述零点位置处贯穿所述二档齿轮并且与相对转子固定的部分第二钻孔对准。在旋转单元的零点位置，别针可以插入所述第一钻孔和第二钻孔内以锁住所述旋转单元和所述零点位置，避免旋转脱离所述零点位置。这将使旋转头的校准比仅仅通过视觉检查更精确。此外，当转子安装在离心机中时，这也可以防止任何意外的旋转。因此，操作安全性将得到改善。

为了进一步促进旋转单元定向，使操作更安全，别针和钻孔之间可以通过固定夹的方式互相连通，这样别针的位置将确保两旋转单位重量相对于彼此平衡分布，使得能够通过一个手动步骤保证所有旋转头的校准。

在本发明的另一个优选的实施例中，所述别针和/或所述固定夹设置有阻塞装置，在别针或所述固定夹安装好的条件下，可以避免所述离心机盖关闭，例如，这种方式可以通过使用特别长的别针或能够张开特别宽的夹子来实现。这种设置将防止离心机启动时旋转头仍保持在各自的零点位置，造成设备损坏。

优选地，所述别针和钻孔可以以相反的方式设置，例如，旋转头上设置别针，固定夹上设置对应的钻孔。

所述零点位置朝旋转方向设置有2.5°的最大间隙，使得旋转头定向的精密度得到显著提升。

根据本发明的一实施例，两个旋转头之间通过另一个旋转机构彼此耦合，使得不同旋转单元的旋转头始终处于相对彼此固定的角度位置。这大大降低了在离心机运行时旋转头失去同步化运动的风险。

本发明的其他技术效果、特征以及潜在应用将结合附图在说明书中进一步阐述。

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1为本发明转子的立体图；

图2为图1中转子的俯视图；

图3为图1中转子的横截面图；

图4为本发明实施例中选择单元的仰视立体图；

图4a为本发明别针的结构示意图；

图5为图4中旋转单元的俯视图；

图6为本发明固定夹的结构示意图；

图7为本发明实施例中旋转头接收单元的立体图；

图8a为本发明实施例中可以设置于图7中的旋转头接收单元内的样品容器容置器的立体图；

图8b为本发明另一实施例中可以设置于图7中的旋转头接收单元内的样品容器容置器的立体图；

具体实施方式

图1是本发明转子10的立体图，作为具有两个旋转单元26的对称离心机的一部分并用于双离心机，所述双离心机图中未示出。图2是俯视图，图3是图1所示的转子的横向截面图。

转子10具有旋转对称且形成有外壳的转子头12。转子头部12具有底部14和围绕于底部14并且向上延伸的周壁18。驱动轴a垂直贯穿转子头12的中心部16。驱动轴(图中未示出)沿自身自由端延伸并通过底部14的中心孔20贯穿转子头12，所述中心孔20和驱动轴a同轴设置。所述中心孔20上，设置有与底部14一体成型的接收管22，所述接收管22用于使转子头12垂直并且居中地位于所述驱动轴上。

周壁18有一垂直部18a和一朝向驱动轴方向向下倾斜的倾斜部18b。两凹槽24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18a和倾斜部18b，每一旋转单元26分别收容于每一所述凹槽24中。

每一旋转单元26具有各自的旋转轴r1和r2，两旋转单元26均通过凹槽24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26的自由端均远离驱动轴线a延伸，例如，如图4所示，后续描述的壳体28从周壁18的倾斜部18b的外表面延伸凸出。

每一旋转单元26具有一旋转对称的外轮廓，并包括一个可旋转地设置的旋转头30，如图3所示，所述旋转头30设置有用于支撑容纳有样品容器容置器100，110的旋转头接收单元80，所述样品容器容置器100，110内设置有包含用于离心的样品的样品容器，所述旋转头30还设置有壳体28，壳体28设置有旋转头30的轴承32，轴承32反过来与旋转头30的轴承轴啮合，所述轴承轴(为了清晰起见，图中未示出)设置于旋转头30朝向盒体28的一侧。

每一旋转头30分别具有与旋转轴r1和r2同轴的外壁34。每一壳体28分别设置有与旋转轴r1和r2同轴的侧壁38。旋转头30的直径大于壳体28的直径，以使外壁34和侧壁38之间形成肩部36，并使得旋转单元26部分地与凹槽24相连接，如图1所示。

每一壳体28的尺寸分别与对应连接的凹槽24的尺寸相适配。为了确保壳体28和转子头12之间的不可转动连接，每一壳体28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28也可以设计为多边形替代圆柱形设计，以确保壳体28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30远离壳体28的一侧通过封盖40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42同样是同轴心地设置于封盖40上，闭合旋钮42可以作为把手，并通过旋转所述闭合旋钮42来移除或打开封盖40，或者在旋转头30上盖上封盖40，并沿与锁定方向相反的方向旋转所述封盖40，以实现关闭。

外壁34靠近肩部36处设置有凸环44，如图4所示，凸环44处固定有旋转机构46，且旋转机构46与旋转轴r1和r2同中心设置，所述旋转机构46不可旋转地与所述外壁34连接。为了传递每一旋转头30分别围绕旋转单元26的旋转轴r1和r2的旋转动作，每一旋转头30的转子头12下方设置有中心齿轮(为了清晰起见，在图中没有显示)，所述中心齿轮与可转动的转子头12不可转动连接，例如，通过螺纹连接到马达壳体(图中未图出)的方式。所述旋转机构46和所述中心齿轮之间可以设置传动齿轮以实现不同的齿轮齿数比。这种旋转动作的传递方式是众所周知的并且已经在现有技术中公开的，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30的旋转)的齿轮齿数比率通过旋转机构46与中心齿轮(未示出)之间的传动比得到，必要的话，还可以设置附加的传动齿轮。随着转子头12的拆除，传动齿轮(未示出)和中心齿轮可以很容易地被更换。通过调整齿轮(未示出)和中心齿轮的直径，可以很容易地改变速率比。

壳体28远离转动头30的一侧设置有散热片50。散热片50沿转子头12的旋转方向垂直排列。

周壁18朝向转子头12的中心部16的一侧形成有一连接区域52，所述连接区域52上相对所述转子头12的中心部16设置有两个圆盘状的阻尼质量块54，设置阻尼质量块54，以减少在操作过程中，特别是在旋转单元26中可能发生的不平衡所造成的不利影响。

图4是图1至3所示的旋转单元26移除封盖40的仰视立体图。该视图清楚地显示了在旋转头30的外壁上的凸环44和旋转机构46以及位于壳体28上远离旋转头30的一侧的散热片50的设置。

图5是图4所示的旋转单元26的俯视图。底壁60具有圆形区域和中心区域62，所述底壁60的边缘与所述旋转头30的外壁34同轴延伸形成内壁58，所述内壁58限定形成一顶部开放的收容区域56，所述收容区域56用于收容图7所示的旋转头接收单元80。

在底壁60上，十个小孔64均匀间隔设置在环绕于中心区域62外的第二圆周线k2上，所述小孔64用于将所述旋转头用铆钉固定到壳体28以形成结构单元。

在同样围绕中心区域62延伸的另一个第一圆周线k1上，设置有八个均匀分布的通孔66。当旋转头接收单元80如图7所示插入时，所述通孔66用来容纳楔、销等设置于旋转头接收单元80上用于导入以提高连接的安全性。在外壁上设置有相关的反导件的横向引导器(未示出)，确保旋转头接收部80仅在一个方向上安装在旋转单元中。

此外，在底壁60中设置与内壁58相邻的第一钻孔68。在图4中可以看出，所述第一钻孔68完全贯穿所述底壁60并且用于收容图4a中所示的别针70。同时，所述第一钻孔68指示了旋转单元26的零点位置n，所述零点位置n用于校准旋转单元26使得旋转单元26与转子头12内的其他旋转单元26同步运动。为对称起见设置另一个与第一钻孔68完全相反的钻孔，从而补偿由第一钻孔68引起的任何不平衡。

在别针70的末端有一个球形手柄71，并且该别针70的长度被规格化，使得其穿过第一钻孔68延伸，并且其自由端将啮合在转子头12的通孔中，所述通孔由于清晰的原因而被从图纸中省略。这种设置使旋转单元26固定于零点位置n，此外，所述别针可以规格化以避免离心机的顶盖关闭。

图6示出了可用于将两个旋转单元26同时固定在各自的零点位置n处的固定夹72。每一个别针74都设置在固定夹72的任意一端上。两个别针74长度相同并且通过有弹性的连接夹76间隔设置并相互形成一夹角，以使两个别针74分别同步引入两个旋转头30的两个第一转动68。连接夹76的弹性设计允许距离的微小变化，设置夹角用于别针74的插入和移除。

在连接夹子76的中心设置有球形握柄78。这种握柄78首先便于处理固定夹72，其次在固定夹72的插入情况下，握柄78将被定位以防止离心机顶盖完全闭合。

图7是本发明一实施例中的旋转头接收单元80的立体图，所述旋转头接收单元80可以安装在所述旋转头30的所述收容区域56内，以安全地容置图8a和图8b所述的样品容器容置器100和110。所述旋转头接收单元80的外周长和所述收容区域56相适配。

旋转头接收单元80具有安全壁82和底端84。安全壁82和底端84的内轮廓86限定形成一朝向顶部打开的十字形接收空间88。接收空间88的两矩形臂88a和88b互相垂直设置，第一矩形臂88a和第二矩形臂88b的底面积分别与图8a和8b中所示的样品容器容置器100和110的底面积相等。

第一矩形臂88a用于容纳样品容器容置器。基于此目的，第一矩形臂88a的每一端的安全壁82设置有第一凹部90，所述两第一凹部90正好相对于所述第一矩形臂88a相反设置。所述第一凹部90用于使容置有离心管的所述样品容器容置器100稳固地夹持于旋转头接收单元80内部，具体细节将会结合图8a进行描述。

第二矩形臂88b用于容纳样品容置器110。基于此目的，第二矩形臂88b的一端设置有第二凹部92，另一端设置有两个第二凹部94，所述第二凹部92，94用于使容置有离心管的所述样品容器容置器110稳固地夹持于旋转头接收单元80内部，具体细节将会结合图8b进行描述。

图8a是本发明第一样品容器容置器100的立体图。结合图7所描述，所述样品容器容置器100可适配地收容于旋转头接收单元80的第一矩形臂88a内。

样品容器容置器100具有两个前表面102，每一前表面102设置有一开口104，所述开口104将垂直容纳作为样品储存器的离心管，为了清晰起见，图中的离心管省略。在前表面102上，离心管的一端(设置有顶盖的一端)从对应的开口104中伸出并与安全壁82中的第一凹部90相接合，以使样品样品容器容置器卡持于旋转头接收单元80内部。

图8b为第二样品容器容置器110的立体图，所述第二样品容器容置器110可适配地收容于旋转头接收单元80的第二矩形臂88b内。

在图8b中，样品容器容置器110朝向观察者的前表面112上设置有一个开口114，样品容器容置器110原理观察者的前表面112上设置有两个开口114。所述开口114将垂直容纳作为样品储存器的离心管，为了清晰起见，图中的离心管省略。与图8a中描述类似，在前表面112上，离心管的一端(设置有顶盖的一端)从对应的开口114中伸出并与安全壁82中的第二凹部92,94相接合，以使样品容器容置器110卡持于旋转头接收单元80内部。

以旋转头接收单元80和样品容器容置器100以及110为例，由于设置垂直于旋转单元26的旋转轴r1，r2的细长的容纳有样品容器的样品容器容置器需要承担失衡的高风险，因此优选附加阻尼质量块。然而，也有许多其他示例，用于样品容器的样品容器容置器可以以不同的方式安装，也可以直接将样品容器安装在旋转头接收单元中。

参考符号清单

10转子

12转子头

14底部

16中心部

18周壁

18a垂直部

18b倾斜部

20中心孔

22接收管

24凹槽

26旋转单元

28壳体

30旋转头

32轴承

34外壁

36肩部

38侧壁

40封盖

42闭合旋钮

44凸环

46旋转机构

50散热片

52连接区域

54阻尼质量块

56收容区域

58内壁

60底壁

62中心区域

64小孔

66通孔

68第一钻孔

70别针

71手柄

72固定夹

74别针

76连接夹

78握柄

80旋转头接收单元

82安全壁

84底端

86内轮廓

88接收空间

88a第一矩形臂

88b第二矩形臂

90第一凹部

92第二凹部

94第二凹部

100样品容器容置器

102前表面

104开口

110样品容器容置器

112前表面

114开口

a驱动轴

r1,r2旋转轴

k1第一圆周线

k2第二圆周线

n零点位置