将驱动器与离心机转子可拆卸地连接的传动头，包括这种传动头的套件，和离心机 |
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| 申请号 | CN201510081865.X | 申请日 | 2015-02-15 | 公开(公告)号 | CN104841577B | 公开(公告)日 | 2017-08-01 |
| 申请人 | 热电子LED有限公司; | 发明人 | S·亨纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种将 驱动器 与离心机(6)的 转子 (5)可拆卸地连接的传动头(1)，其包括： 基座 体(2)，其可围绕旋 转轴 线(R)旋转；和至少一个联接元件(3，4)，其安装在基座体(2)上，以使得能够在释放 位置 (F)和 锁 定位 置(V)之间运动，较之在释放位置(F)中，联接元件(3，4)在锁定位置(V)中进一步突伸超出基座体(2)的外圆周。联接元件(3，4)布置成能够在释放位置(F)和锁定位置(V)之间线性运动，使得联接元件(3，4)运动所沿的平面(E)相对于截面(S)的倾斜，该截面垂直于 旋转轴 线(R)延伸，联接元件(3，4)在其外端区域中具有平行于截面(S)的搁置表面(30，40)。本发明还涉及一种包括传动头的套件和涉及一种包括传动头或套件的离心机。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于使得驱动器与离心机(6)的转子(5)能拆卸地连接的传动头(1)，所述传动头包括： |
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| 说明书全文 | 将驱动器与离心机转子可拆卸地连接的传动头，包括这种传动头的套件，和离心机 技术领域[0001] 本发明的技术领域涉及一种离心机，所述离心机保持样本容器，并且用于在离心机转子的高转速下分离包含在样本中的成分。更加特别地，本发明涉及一种用于将驱动器与离心机转子可拆卸地连接地传动头，所述传动头包括基座体和至少一个联接元件，所述联接元件安装在基座体上，使得其能够在释放位置和锁定位置之间运动。较之在释放位置中，联接元件在锁定位置中进一步突伸超出基座体的外圆周，并且搁置成抵靠转子，由此以使得转子与传动头不会分离的方式将转子锁定到传动头。本发明还涉及一种用于离心机的套件，所述套件由传动头和至少一个用于转子的轮毂构成。最后，本发明还涉及一种离心机，所述离心机包括传动头或套件。 背景技术[0004] DE 10 2008 045 556 A1发展了EP 0 911 080 A1的原理，其明确规定反作用浮力为高达大约100N的力。在低于这个值的力地作用下，不可能沿着轴向方向解锁。然而，这个系统在存在更高浮力和/或非常高的转速时达到其极限。在高浮力且联接元件同时扭转的情况中或者在摩擦配对属性减小的情况中，系统的自锁定特征失效并且可发生沿着轴向方向解锁。而且，转子在非常高的转速下因高离心力而卡住并且不能总是将联接轻易地拆卸。 [0005] DE 10 2012 011 531 A1公开了一种通用系统，其适于将很多种不同地转子以自锁定的方式安装在传动头上。传动头具有多种类型的联接元件，根据待连接的相应转子，所述联接元件分别地或相互组合地旋转到转子中的相关凹陷部中。通过将倾斜斜坡面适当布置在联接元件和转子上来实现自锁定。就制造而言，这相对昂贵。 发明内容[0006] 因此，本发明的目的是克服上述现有技术的缺点。更加特别地，本发明的目的是提供一种传动头，所述传动头包括自锁定和快速可拆卸联接件，用于离心机的套件，和包括所述传动头的离心机，所述离心机可在对操作的可靠性和便捷性没有任何损耗的情况下以更低的成本制造。 [0007] 根据第一方面，本发明涉及一种用于将驱动器与离心机的转子可拆卸连接的传动头，所述传动头包括：基座体，所述基座体能够围绕旋转轴线旋转；和至少一个联接元件，所述联接元件安装在基座体上，以能够在释放位置和锁定位置之间运动。较之在释放位置中，联接元件在锁定位置中进一步突伸超出基座体的外圆周。因此，基本如在DE 10 2012 011 531 A1或DE 10 2008 045 556 A1的情况中那样发生锁定，其中，在其锁定位置中突伸超出基座体的外圆周的联接元件接合转子并且通过这种接合将转子固定到传动头。然而，与上述现有技术文献相反地，不借助于旋转运动而是通过线性位移以下述方式实现联接元件从转子可与传动头分离的释放位置到锁定位置的转移，该方式使得联接元件相对于旋转轴线和与旋转轴线垂直相交的平面(在下文中所述平面被称作截面)以一倾角发生位移运动。截面和发生相应联接元件的位移运动的平面因此相对于彼此以一角度延伸。 [0008] 经由线性运动建立联接元件和转子之间的接触以实现锁定。较之根据上述现有技术联接元件的旋转运动，这更易于实施。而且，在旋转的情况中，根据公差，实践中在接触表面之间没有实现表面接触，而是通常仅仅实现了线接触或点接触，这产生非常高的接触压力，所述非常高的接触压力导致联接元件和转子的楔入连接。在根据本发明的线性运动的情况中，相反地，接触表面沿着平行方向朝向彼此运动。因此，确保在较大表面面积上发生接触并且不可能发生接触表面楔入。而且，在旋转运动的情况中，因联接元件和转子的接触表面弄脏可能阻碍在联接元件的期望端部位置中的旋转，在该期望端部位置中，在转子旋转运动开始之前已经实现了牢固的自锁定。例如，灰尘颗粒有时限制联接元件完整旋转并且因此防止联接元件在期望端部位置中旋转。在将联接元件的搁置表面线性定位在转子的接触表面上的情况中，在实践中避免了这种干扰。 [0009] 本发明的另一个优势在于：与上述现有技术相比，联接元件的搁置表面是平面(与旋转轴线垂直相交并且平行于截面行进)并且水平延伸。结果，转子上的相关接触表面同样可设计成平坦且水平的，在锁定位置中联接元件的搁置表面搁置在所述相关接触表面上。这极大地便于制造并且减小总体构造成本。 [0010] 联接元件沿着朝向转子的方向滑动以便将转子与传动头锁定在一起的滑动优选地从转子的安装侧沿着向下方向倾斜。适当地，根据联接元件和转子的材料，选择联接元件相对于截面移动所在平面的倾角，所述截面与传动头的旋转轴线垂直相交。这在一方面考虑了联接元件的搁置表面的摩擦系数而另一方面考虑联接元件的搁置表面搁置所在转子的相关锁定表面来实施。因联接元件的搁置表面与转子的相关锁定表面的接触而产生的自锁定的稳定性一方面取决于选择的材料组合而另一方面取决于两个接触表面彼此压抵在一起的角度。如参照图3和图4在DE 10 2008 045 556中描述的那样，如果角度α小于反正切μ0，则发生自锁定，所述角度α描述了接触表面的斜度，其中，μ0是使用的材料组合的摩擦系数。通常，钢用于联接元件且用于转子。针对干燥表面，钢-钢组合的摩擦系数为0.3。这意味着对于本发明，位移平面相对于截面的尤为优选倾斜角度至多为17°，并且特别地处于10°至17°的范围内。然而，对于其它材料组合而言，可以选择其它倾斜角度α。总体上，本发明的优选倾斜角度介于5°至30°的范围内，并且更加优选地从10°至20°。 [0011] 联接元件的倾斜位移允许联接元件搁置在转子上的搁置表面设计成水平的。因此，可同样水平地构造联接元件的搁置表面搁置所在的转子的至少一个锁定表面。这便于制造转子并且大幅减小成本。例如，可产生转子中的锁定表面，其中，用铣削或用其它加工方法在转子轮毂的侧向表面中产生沿径向方向的矩形横截面的圆形槽，所述圆形槽包围转子的中央开口，用于容纳传动头。可替代地，至少一个联接元件的搁置表面可简单的搁置在转子轮毂的顶部边缘上，并且以这种方式将转子锁定到传动头。在每种情况中，形成水平锁定表面均比在现有技术中所要求的那样利用特定斜度来产生水平锁定表面明显简单。 [0012] 与现有技术相比，除了至少一个联接元件的取向不同之外，其可类似于上述提及的联接元件以另外方式构造而成。例如，联接元件可具有面向转子的安装侧的上覆盖面和更加远离转子的安装侧的下覆盖面。两个覆盖面优选是平坦的并且彼此平行地行进。覆盖面适当地布置，使得它们也平行于联接元件运动所在的平面。 [0013] 优选地，每个传动头使用超过一个联接元件。这些联接元件可以彼此相同或不同。在本发明的优选变型中，两个或三个相同的联接元件沿着圆周方向平均分布并且特别地围绕传动头的外圆周平均分布在相同高度处，以为了确保转子的一致和倾斜，从而不会阻止转子。然而，还可能使用不相同的联接元件，如在DE 10 2012 011 531 A1中描述的那样。对于多于两个并且尤其多于三个联接元件而言，后者是尤其优选的，所述联接元件中的至少一个与其它联接元件相比位于传动头的不同高度处。基本上还可能将可线性运动的联接元件和旋转联接元件组合在一起。然而，仅仅使用可线性运动联接元件是优选的。 [0014] 为了在运动期间引导联接元件，联接元件适当地布置在基座体中的凹陷部中，使得上覆盖面平贴地搁置在凹陷部的上边界表面上，并且下覆盖面抵靠下边界表面。凹陷部的这些边界表面还适当地定向成使得它们平行于运动平面行进，联接元件在所述运动平面中线性运动。用于联接元件的凹陷部优选地设计成槽，槽已经例如利用铣削将槽加工到基座体的外圆周中，并且槽优选地具有横向于运动方向的矩形横截面形状。因此凹陷部向基座体的外侧开口，使得联接元件可轻易地插入到凹陷部中。联接元件可安装在相关的凹陷部中以使得其可移位。如从现有技术已知的那样，优选地是通过诸如例如弹簧的弹性元件布置成处于预张力作用下，以使得联接元件被推入到锁定位置中。抵抗弹簧负荷进行从锁定位置运动到释放位置的运动，在释放位置中，转子与传动头可分离。 [0015] 为了沿着移位方向引导联接元件并且因此为了从释放位置线性运动到锁定位置且返回，还可以进一步设置诸如与引导槽相组合的引导凸出部的引导装置，所述引导装置一方面布置在联接元件上而另一方面布置在传动头的基座体上。例如，联接元件可以具有直线引导槽，引导凸出部可沿着所述直线引导槽滑动，所述引导凸出部从基座体伸出。优选的是，如果每个联接元件设置两个引导凸出部，则所述两个引导凸出部布置成彼此毗邻并且接合引导槽，由此提供线性运动。 [0016] 联接元件搁置在转子的锁定表面上的搁置表面优选地位于联接元件的背离转子安装侧的一侧上。以这种方式，尤为可靠地防止转子与传动头地无意地升起。如已经在上文描述的那样，联接元件优选地自动运动到锁定位置中，在所述锁定位置中，一旦转子在传动头上处于锁定位置，联接元件便通过弹性元件沿着转子的方向滑动离开基座体。在转子抵达锁定位置时，自动发生自锁定，这将防止转子无意地与传动头分离。为了拆卸转子，必须自动释放装置，利用所述释放装置，抵抗弹簧负荷将联接元件从锁定位置推回到释放位置。如在现有技术中通常已的那样，使用诸如滑动件的适当定位元件可构造释放装置。 [0017] 传动头自身的基本形状还可以对应于本领域中已知的传动头的形状。在转子的安装方向上，转子优选地包括：上部区域，所述上部区域具有大体圆柱形外轮廓；和下部区域，所述下部区域成形为接合上部区域的截头圆锥体。圆柱形区域和截头圆锥形区域的组合使得能够轻易地将转子对中在传动头上。特别地，如果另一圆柱形区域接合截头圆锥区域，则实现固定定位。 [0018] 除了传动头之外，本发明还涉及一种用于离心机的套件，所述套件包括传动头和用于转子的轮毂。用于转子的轮毂可以或与转子自身成一体以便形成单件，或者其可以是插入到转子的内部开口中的单独部件。在后一情况中，轮毂整体设计成套筒。轮毂具有至少一个锁定表面，所述锁定表面平行于截面行进并且因此垂直于传动头的旋转轴线而且适于联接元件的搁置表面。如果轮毂定位在传动头上并且因此至少一个联接元件处于其锁定位置，则其搁置表面搁置在锁定表面上并且以这种方式将与轮毂相联的转子锁定到传动头。在一个可能的变型中，针对每个联接元件的搁置表面有单独的锁定表面。然而，为了更易于制造，优选的是提供一种用于若干或所有搁置表面的一个公共锁定表面。这种公共锁定表面可特别地设计成环状，以使得在轮毂定位在传动头的情况中其接触位于锁定位置中的传动头的至少两个联接元件的搁置表面。在轮毂或转子中，因此需要仅仅一个锁定表面，而且所述锁定表面的接触表面可水平延伸，与现有技术相比，这显著地便于制造轮毂或转子。 [0020] 将参照附图更加详细地描述本发明。附图仅仅为示意性的并且仅用于描述若干优选实施例，然而，其不应当理解为限制本发明。相同的附图标记表示相同的部件。在附图中： [0021] 图1是根据本发明的传动头的透视图； [0022] 图2是图1的传动头沿着线B-B的剖视图； [0023] 图3是根据本发明的套件的透视图，该套件包括图1的传动头和转子的轮毂； [0024] 图4是图3的套件沿着线C-C的剖视图； [0025] 图5是根据本发明的传动头的另一个实施例的局部俯视透视图； [0026] 图6是根据本发明的传动头的又一实施例的局部俯视透视图； [0027] 图7是根据本发明的离心机的剖视图。 具体实施方式[0028] 图1示出了根据本发明的传动头1的透视图。这个传动头固定到离心机的电动机的驱动轴，所述驱动轴在此没有示出，并且用于驱动离心机转子。传动头1包括具有大体圆柱形上部区域24的基座体2和成形为截头圆锥体的接合区域25。在上部圆柱形区域24中，在基座体2的外圆周中设置有两个细长的开口，所述开口沿着圆周延伸，用于容纳联接元件3和4，在此仅仅示出了所述开口中的用于容纳联接元件3的第一开口20。未示出的用于容纳联接元件4的开口以类似方式在基座体2的后侧上延伸。联接元件3和4安装在开口中，使得它们能够线性移动。在图1中，两个联接元件3和4都处于它们的锁定位置中，在此用V表示所述锁定位置。在它们的锁定位置中，联接元件3和4利用它们端部中的一个端部突伸超出基座体2的圆柱形区域24的外圆周，使得它们的搁置表面突伸超出基座体2，在此仅仅示出了第二联接元件4的搁置表面40。在沿着安装方向A将转子附接在传动头1上时或者在解锁时，将联接元件3和4推回到基座体2中的程度使得容纳在基座体2中的联接元件的端部撞击基座体中的接收开口的面对侧端部，并且联接元件3和4的相对端部不再突伸超出基座体2的外圆周或者仅仅突伸超出成使得可从传动头1移除转子的程度。销状的凸出部26用于将转子对准并且保持在传动头1上，所述转子具有用于容纳凸出部26的对应凹陷部。传动头1的上部区域中的中央开口10使得能够进入传动头的内部区域，并且因此有助于将联接元件3和4安装和维持在传动头1内部。 [0029] 图2示出了图1的传动头1沿着线B-B的剖视图。截面沿着穿过联接元件3的纵向方向大致居中地行进。如可看到的，基座体2的圆柱形区域24中的用于联接元件3的接收开口20设计成远离转子的安装方向A向下倾斜地延伸。开口20具有彼此平行行进的上边界表面 200和下边界表面201。联接元件3装配在开口20中，使得其彼此平行行进的上覆盖面31和其下覆盖面32平贴地搁置在相应的边界表面200和201上，并且由此在沿着由双头箭头表示的方向在锁定位置V和释放位置之间运动期间沿着运动方向在开口20中引导联接元件3。处于释放位置中的联接元件3的前端部的位置由两条竖直的虚线表示。因此，在释放位置中，自由端部定位成使得联接元件3完全容纳在开口20中。如在图1和图2所看到的，联接元件3的外轮廓是弯曲的并且遵循基座体2的圆柱形区域24的外轮廓的进程。因此，在释放位置F中，联接元件3在基座体2的开口20中完全看不到并且两个表面都彼此齐平地延伸。同样也应用于在此未示出的联接元件4。 [0030] 联接元件3安装在固定于基座体2上的引导杆34上并且能够沿着引导杆34移动。弹簧元件7固定在引导杆34处和联接元件3处，凭借此，弹簧元件使得联接元件3处于预张力作用下，使得联接元件3被自动推入到锁定位置V中。为了位移到释放位置F中，因此联接元件3必须抵抗弹簧7的弹簧负荷运动。在运动平面E中发生在释放位置F和锁定位置V之间的运动，所述运动平面E相对于截面S倾斜，所述截面S与传动头1旋转所围绕的旋转轴线R垂直相交。平面E相对于截面S以角度α倾斜，使得就转子的安装方向A而言，联接元件3以向下倾斜的方式从其释放位置F推入到锁定位置V中。然而，联接元件3搁置到转子轮毂的对应锁定表面上的搁置表面30被设计成水平的并且位于截面S中。如上所述，搁置表面30因此在锁定过程期间以一角度搁置在转子轮毂的对应锁定表面上。 [0031] 如已经在DE 10 2008 045 556 A1中所述的，传动头和转子彼此附接到所用的保持力一方面取决于转子的接触表面和传动头的接触表面之间的静止摩擦系数(在这种情况下，联接元件的搁置表面和转子的锁定表面)并且因此取决于两个表面的材料性能，而另一方面取决于相对于施加力的方向的倾角。钢通常用作接触表面的材料。对于用于联接元件的搁置表面和转子的锁定表面的钢-钢组合，摩擦系数μ0为大约0.3。为了实现两个接触表面之间的自锁定并且因此防止两个表面相对于彼此的无意分离，倾斜角度α应当小于反正切μ0。因此，钢-钢组合的最大角度α为17°。在在此示出的情况中，角度α设定为大约15°。然而，对于其它材料组合而言，可以选择不同的角度。参照联接元件3在上文描述的内容，同样也应用于具有相同设计的联接元件4。 [0032] 如上所述，与现有技术相比，根据本发明的可线性运动的联接元件的最大优势在于下述事实：联接元件3的搁置表面30和联接元件4的搁置表面40可设计成水平的。因此，转子轮毂的锁定表面也是水平的。相对于现有技术，这更显著地便于制造。例如，替代必须具有特定倾角的槽，可能在转子轮毂中形成水平槽。在图3和图4中示出的另一种变型中，联接元件的搁置表面30和40可仅仅搁置在转子轮毂的水平上边缘上。图3和图4示出了这种套件8，所述套件8包括图1和图2的传动头1和对应轮毂50，所述对应轮毂50在正常情况下安装在相关转子的内部开口中。为了进行附接，在轮毂50的伸出底部边缘52处设置有若干开口53，经由所述开口53，通过螺钉连接件可将轮毂附接到转子。然而，为了更加容易地表述传动头和转子轮毂之间的连接，在此已经省略了转子。 [0033] 轮毂50基本具有帽状形状，其具有圆柱形主体和已经提及的环状凸缘边缘52。轮毂50在内侧上是中空的，其具有中央通路开口和成形为截头圆锥体的内护套54，所述内护套54设计成与传动头1的基座体2的截头圆锥体状外圆周25互补。轮毂50因此可沿着安装方向A放置在传动头1上，并且在其端部位置处搁置在传动头1的截头圆锥状区域25上，使得轮毂50的内护套54以形锁合的方式搁置在截头圆锥状区域25的外护套上。在放置时，在抵达轮毂50的通路开口的上边缘时，锥形截头圆锥状护套54抵抗弹簧负荷向内推动联接元件3和4直到它们完全插入到传动头1的基座体2中并且因此处于释放位置F中。如果在传动头1上向下进一步推动轮毂50并且因此环状锁定表面51穿过联接元件3和4，则释放联接元件并且弹簧元件7将联接元件向外推入到锁定位置中，由此利用它们的搁置表面30和40平贴地搁置在轮毂50的环状锁定表面51上。以这种方式，在不需要用户提供任何其他操作的情况下将轮毂50锁定在传动头1上。不再可能出现轮毂和传动头的彼此意外分离。通过使得致动装置致动仅仅可实现分离开两个零件，所述致动装置在此没有示出但是由现有技术基本上可知，通过所述致动装置，联接元件3和4抵抗由弹簧7施加的弹簧负荷移位到释放位置中。 [0034] 图5以从安装侧观察的俯视图示出了传动头1的可替代实施例。联接元件3和4所位于的区域被显示为半透明的，以图解联接元件的布置。联接元件3和4与先前附图中示出的联接元件基本类似。联接元件3和4显示为处于它们的锁定位置中。联接元件3和4布置在基座体2中的开口20和21内部，这基本对应于先前附图中示出的内容。联接元件3和4沿着引导销34和44运动，弹簧元件7沿着所述引导销34和44使得联接元件3和4处于预张力作用下，由此将联接元件3和4以与先前附图中描述的方式类似的方式推入到锁定位置中。联接元件3和4凭借致动装置从锁定位置运动返回到释放位置，所述致动装置包括具有大体Z状横截面的旋转轴27。联接元件3和4的楔形凸出部35和45定位在轴的两个楔状凹陷部中。相应地小三角形凸出部35’或45’定位在各个楔状凹陷部上。这种组件使得联接元件3和4通过使轴27沿着顺时针方向旋转凭借它们的楔形凸出部35和45而运动到基座体2中，使得它们的端部不再突伸超出基座体2的外圆周。 [0035] 图6以与图5可比的方式示出了根据本发明的传动头1的又一实施例。锁定元件再次显示为位于它们的锁定位置V中。锁定元件的形状基本对应于前述联接元件的形状。然而，锁定元件分别具有相应的通路开口33或43，所述通路开口33或43沿着纵向方向延伸并且分别贯穿联接元件3和4的整个厚度。两个引导凸出部设置在各个纵向开口33和43中，即，凸出部22和26在第一联接元件3中，而凸出部23和26在第二联接元件4中。凸出部设置成销状并且具有对应于纵向开口33和43的宽度的直径。凸出部22、23和26各个牢固地固定到传动头1的基座体。如结合图1所论述的，凸出部26设置成保持销，所述保持销的顶端部接合转子的对应凹陷部中并且使得所述转子的凹陷部与传动头1对准。如果使用在此未示出的致动装置将联接元件3和4从锁定位置V推入到凹陷位置F中，则纵向开口33和43沿着引导凸出部22、23和26滑动，使得联接元件3和4能够在限定的位置F和V之间进行线性运动。 [0036] 最后，图7以极其简化的形式示出了根据本发明的离心机6，所述离心机6涉及落地式离心机。在如台式离心机的更小的设备中使用本发明基本上也是可行的。在外壳体60的内部布置有转子壳体61，在所述转子壳体61中布置有离心机转子5。所述转子继而连接到轮毂50上，所述轮毂50固定到传动头1并且通过在此未示出的联接元件如上所述地锁定就位于传动头1上。通过电动机62经由驱动轴63致使转子5旋转。 |
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