专利名称：壳式离心机转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及壳式离心机转子。
所谓壳式转子在离心机工艺中是周知的。在典型的情况下，壳式转子包括一个大体为平面的主体部件，其上装有一个上部板。上部板上排列着开孔，孔的大小可接受样品容器。当容器装入板上的开孔中时，容器伸入在主体部件上表面和板下表面之间形成的开放空间。
Strain的美国专利4，449，965可认为是这种转子结构的代表性例子。通常在主体和板之间没有安装密封垫。Bader的美国专利4832679公开的转子中，主体的径向外部圆周区域向着转动轴线向内弯形成一个盆。该盆用于捕集从容器中洒到开放空间中的液体。
当临床医生面临使体积相当小(约2ml)的样品进行离心分离的任务时，普遍选择壳式转子，因为它的制造成本相当低。另外，壳式转子可被用于提供将进入超速区域的原始数据，其转动速度典型的约为15000r/min。
任何壳式转子在操作时都有可能发生破裂。典型的破裂原因包括由于超速转动所产生的疲劳或过大的力造成的破裂。即使重量相当轻，但因为被操作时的转动速度可能很大，所以壳式转子的破损可能导致显著损坏使用该转子的离心仪器。
因此，提供一种壳式转子的制动系统是有益的，使得在转子发生损坏时，使离心仪器损坏的危险性减至最小。另外，提供一种密封装置，密封在壳式转子的主体和上部板之间的空间也会是有益的。
本发明的目的在于提供一种在具有一个盘的离心仪器中使用的壳式离心转子。转子包括具有上翘边缘的主体部件、固定在主体上的板和在板和主体之间延伸的密封环。此板具有裙部。裙部覆盖主体的边缘。裙部的下表面上有槽。密封环配置在该槽中。密封环具有径向内表面和径向外表面。该槽包括径向内界面。
按照本发明的第一方面，该槽构成转子的可能发生破裂的应力比较高的区域。在第一操作速度下在槽附近发生的转子破裂将使裙部撕开一个口子，部分密封环可以伸出这个口子。密封环伸出的部分产生一个力，使转子速度降到第一操作速度以下。该力可能是当密封环伸出部分随同转子转动时产生的空气阻力。另一方面，如果密封环伸出到足以达到与离心仪器的盘接触，则由于密封环和盘接触而产生摩擦力。在任何一种情况下都降低了转子速度。
按照本发明的另一个方面，密封环的径向内表面向着转子的转动轴线径向向内倾斜。此外，槽的径向内界面平行于转动轴线，或向着转动轴线径向向内倾斜。
下面参照附图进行详细说明，由此可以更充分地理解本发明。
图1是本发明壳式离心转子的侧视图，几乎全为截面图；图2是图1的部分放大图，示出在转子边缘和壳式离心转子上部板的裙部之间延伸的密封环。图2A是图2环形部分的进一步放大图，更清楚示出了密封环和安装密封环的上部板的结构；图3是大体类似于图2的视图，示出伸出上部板裙部中口子的部分密封环；图4是图3的平面图，示出密封环的伸出部分与其中安装转子的离心仪器盘的接触。
在下面进行的详细说明过程中，在所有附图中，相同的参考符号代表相同的部件。
图1和2示出本发明的总的由编号10表示的壳式离心机转子。示出的转子10装在驱动轴S(图1)的上端部，该驱动轴从离心仪器盘B上的开孔A的中心轴向穿过。轴S与驱动装置M连接。轴S的转动轴线VCL垂直地沿轴向穿过该轴。转子10绕转动轴线VCL转动。
转子10包括具有中心孔12A的主体部件12。主体12的径向外边部分上翘形成边缘12L。主体12用适当的材料如铝冲压成形。驱动配接器14(图1)定中并轴向穿过主体12上的开孔12A。该驱动配接器14用金属制造，为清楚起见，在图1中未画成截面图。驱动配接器14本身具有穿过该配接器的中心轴向孔14A，孔14A的下部形成截头圆锥形的锁定圆锥部分14T。圆锥形部分14T被成形为可以接纳在轴S上形成的相同构形的锁定表面L。驱动配接器14具有径向扩大的凸缘部分14F。法兰14F的上表面形成一个搁置台，该搁置台接受和支承主体12的中心部分。配接器14外表面的中部和上部，如在14T-1、14T-2处分别车有螺纹。在螺纹部分14T-1和14T-2之间轴向的一个位置，槽14G绕配接器14延伸。为着下述的目的，槽14G中装有O形环16。
在一些情况下，轴S上可以具有区域R，该区域R上被成形为具有一个或多个平的或其它非圆形的表面F。为了配合这一区域R，驱动安装环18可采用例如螺栓20紧固在驱动配接器14的下表面上。驱动安装环18有一个开孔18A，被构形为与轴S的区域R上的表面F的形状相匹配。
定位螺母22拧在配接器14的第一螺纹部分14T-1上。定位螺母22用于将主体部件12固定在配接器14上。
上部板24装在配接器14上。板24的大体上平的中心部分24C上具有开孔24A。板24上的开孔24A导引驱动配接器14(或紧贴装在该配接器14上)以使板24在操作期间不漂移。板24被弯曲形成大体为截头圆锥的部分24F。截头圆锥部分24F上因排列许多开孔或孔穴24C而被间断。每个孔的大小被作成可以装入样品容器C。每个容器C上具有凸缘L。截头圆锥部分24F的径向外部如在24R处被加工成圆形，并形成一个大体上垂直的表面24V和截头圆锥形的裙部24S。截头圆锥裙部24S垂直盖在主体12的边缘12L上。裙部24S结束于边缘24L。
板24的紧靠裙部24S的下表面24U上具有槽24G。槽24G位于主体12的边缘12L的前面。由于将会变得更清楚的目的，槽24G形成转子10可能发生破裂的应力相当高的区域。
从图2A可以清楚看到，槽24G由径向内界面24B-1、径向外界面24B-2(在所示的情况下由边缘24L的径向内表面构成)和下表面24B-3构成。按照本发明，槽24G的内界面24B-1至少得平行于转动轴线VCL。如果需要，如图2A的虚线所示，内界面24B-1可以径向向内倾斜(即向转动轴线倾斜)，使得在内界面24B-1和下表面24B-3的交汇处形成的棱24C比内界面24B-1的棱边24E更靠近转动轴线。换言之，槽24G的径向内界面24B-1被配置成使径向内界面24B-1的任何一部分都不会离开转动轴线VCL沿径向向外倾斜。板24用例如铝的材料制造。如果内界面24B-1平行于轴线VCL，则板24可以用冲压操作方便地成形。槽24加工在板24中。
板24由固定钮26紧固在配接器14上。固定钮26与配接器的第二螺纹部分14T-2啮合。钮26的头部26H的下表面上具有槽26G。槽26G分别以径向内边缘26L-1和径向外边缘26L-2为界。径向外边缘26L-2是凹进去的，如26U。衬垫28被装在槽26G中，衬垫28的径向内部被夹在内边缘26L-1和板24之间。衬垫28的径向外部用紧压环30固定在槽26G中。紧压环30被装在钮26的径向外边缘26L-2的凹进部分26U中。在驱动配接器14的槽14G中存在的O形环16可以防止钮26反转。
盖34也用螺纹拧合在配接器14的第二螺纹部分14T-2上。盖34具有向下的边缘34L，当盖34固定在配接器14上时，该向下的边缘34L径向覆盖在板24的垂直部分24V上。盖34上有中心孔34A。固定螺栓T穿过盖的中心开孔34A，将配接器14固定在轴S上。
如图所见，在板24和主体12之间形成开放空间36。样品容器C装入板24上的空穴24C中，每个容器C上的凸缘L被支承在板24的上表面上，而容器长度的主要部分被插入到空间36中。在一个或多个容器C发生破裂时，试样液体洒到空间36中。
为了防止洒出的试样液体从空间36中流出，总的由编号38表示的密封环被安装在主体12和板24之间。密封环38装在裙部24S下表面24U上的槽24G中。密封环38成环形件形状(图1)，其垂直截面大体为直角三角形(图2、2A)。如图2A清楚可见，密封环38具有径向内表面38I、径向外部密封表面38S和底面38B。内表面38I结束于顶部38T。底面38B上有槽38G。槽38G分别由内边缘38L-1和外边缘38L-2构成。主体12的边缘12L的上缘尚可装在密封环38的槽38G中。
按照本发明，径向内表面38I和径向外部密封表面38S都对转动轴线VCL倾斜。当装在转子上时，内表面38I相对于轴线VCL倾斜约20°。外表面38S的倾斜更甚，约45°，它与裙部24S上的槽24G的底表面24B-3的倾斜一致。当密封环38装在槽24G中时，密封环38的头部38T越过径向内界面24B-1的棱边24E(即如图2A所示，在棱边24E的上面)伸入到槽24G中。第一密封交界面40A沿径向内表面38I和内界面24B-1之间的交界面形成。第二密封交界面40B沿着径向外部密封表面38S和槽24G的底面24B-3之间的交界面形成。当转子10处于如图所示的组合状态时，板24的重量可能使密封环38稍为弯曲，如弯曲线38W所示。
在操作中，当容器C破损时，洒在空间36中的液滴D被控制沿着裙部24S的下表面24U流动，如箭头44A所示。如从图2A所见，当洒出的液体达到槽24的附近时，内界面24B-1相对于转动轴线VCL的取向，再加上对液体的离心力作用，将会阻止流体流向密封交界面40A、40B中的任何一个。随后，液体将改由密封环38的倾斜径向内表面38I导向，如箭头44B所示。由于槽24G的径向内界面24B-1相对于转动轴线VCL不径向向外倾斜，而是至少平行于轴线VCL(或相对于该轴线向内倾斜)，所以洒在空间36中的液体不存在流到第一密封交界面40A或流到第二密封交界面40B的问题。应当注意到，对密封环38的内边缘38L-1上的离心力作用保证了边缘38L-1的缘部和主体12的边缘12L的内表面之间的密封交界面40C不漏液体。
另外，如果转子达到预定的第一操作速度W1，则设计转子10使得转子破损发生在靠近裙部24S上的槽24G的高应力区域。从图3和4可以清楚看到，裙部24S破裂形成口子46。离心力可能向外挤压密封环38(它可以保持其整体性)，挤出口子46。或者离心力可能使密封环38撕裂，如沿撕裂线38L而撕裂。在任何种情况下，密封环38的一部分38P均伸出口子46，进入转子10和仪器盘B之间的径向间隙G(图1、3和4)。密封环38的凸出部分38P最低限度将产生空气阻力，该阻力有助于使转子的速度降到低于第一操作速度。如果密封环38的突出部分38P接触到仪器的盘B(如图3和4的48所示)，则会产生摩擦力，该力也有助于使转子的速度降到低于第一操作速度。
本技术专业人员在了解了上述的本发明之后，可以对其进行许多改变。这些改变均被认为属于本发明所考虑的如所附权利要求书所确定的权利范围之内。
权利要求
1.一种用于具有一个盘的离心仪器中的壳式离心转子，其特征在于，该转子包括具有上翘边缘的主体部件；固定在主体部件上的板，该板具有裙部，该裙部盖在主体上翘边缘的上面，该裙部的下表面上具有槽，该槽构成转子的可能发生破裂的应力相当高的区域；配置在该槽中的密封环，该密封环装在板和上翘的边缘之间；在第一操作速度下，在裙部中槽的临近区域转子发生破裂将撕开一个口子，密封环可以突出该口子，密封环突出的部分将产生一个有助于使转子的速度降低到低于第一操作速度。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，密封环的突出部分产生空气阻力，该阻力有助于使转子的速度降到低于第一操作速度。
3.如权利要求1所述的转子，其特征在于，密封环的突出部分可以接触到离心仪器的盘而产生摩擦力，该摩擦力有助于使转子的速度降到低于第一操作速度。
4.如权利要求1所述的转子，其特征在于，转子可绕转动轴线转动，并且密封环具有径向内表面和径向外表面，其径向内表面向着转动轴径向向内倾斜。
5.如权利要求1所述的转子，其特征在于，转子可绕转动轴线转动，并且所述槽具有径向内界面，该径向内界面平行于转动轴线。
6.如权利要求1所述的转子，其特征在于，转子可绕转动轴线转动，并且所述槽具有径向内界面，该径向内界面向着转动轴线径向向内倾斜。
7.一种用于离心仪器中的可绕转动轴线转动的壳式离心转子，其特征在于，该转子包括具有上翘边缘的主体部件；装在主体上的板，该板具有裙部，该裙部盖在主体上翘边缘的上面，裙部的下表面上具有槽，该槽具有带棱边的径向内界面，该径向内界面的任何一部分都不向离开转动轴线的方向倾斜；配置在槽中的密封环，该密封环装在板和上翘的边缘之间，具有径向内表面和径向外表面，该密封环的径向内表面终止于头部，该头部越过槽的径向内界面的棱边伸入到槽中，密封环的径向内表面向着转动轴线径向向内倾斜。
8.如权利要求7所述的转子，其特征在于，槽的径向内界面平行于转动轴线。
9.如权利要求7所述的转子，其特征在于，槽的径向内界面向着转动轴线径向向内倾斜。
全文摘要
壳式离心机转子包括有上翘边缘的主体部件和装在主体上具有裙部的板。裙部有槽盖在主体边缘的上面。槽构成转子可能发生破裂的高应力区域。密封环配置在槽中，在板和边缘之间延伸。在第一操作速度下，在裙部的槽的临近区域发生的转子破裂将撕开一个口子，部分密封环将突出该口子。密封环突出部分将产生有助于使转子速度降到低于第一操作速度的力。密封环的径向内表面向着转动轴线倾斜。
文档编号B04B7/06GK1098666SQ9410615
公开日1995年2月15日 申请日期1994年5月27日 优先权日1993年5月27日
发明者D·S·克里斯滕森 申请人:纳幕尔杜邦公司