DE-102024132552-A1 - Zentrifuge mit brennbarem Temperierungsmedium

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge (10) mit brennbarem Temperierungsmedium, die konstruktiv sehr einfach aufgebaut ist und dennoch im Crashfall, aber auch im Stillstand sowie im laufenden Betrieb einen ausreichenden Schutz gegen eine Entzündung des brennbaren Temperierungsmediums bietet. Dazu ist ein erster Abschnitt (42) der Temperierungsmedienleitung (40), der im Bereich von potentiellen elektrischen oder elektronischen Zündquellen für das brennbare Temperierungsmedium angeordnet ist, keine Verbindungstellen (114) auf.

Inventors

• Alexandra Brisch

Assignees

• EPPENDORF SE

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (16)

1. Zentrifuge (10; 150) mit einem Zentrifugenbehälter (36; 172) zur Aufnahme eines Zentrifugenrotors, einem Zentrifugenmotor (38; 174) zum Antrieb des Zentrifugenrotors, Temperierungsmitteln mit einem Verdampfer (94; 176) und einem Verdichter (46; 184) zum Temperieren des Zentrifugenrotors und einem Gehäuse (12; 152), in dem der Zentrifugenbehälter (36; 172), der Zentrifugenrotor und die Temperierungsmittel aufgenommen sind, wobei das Gehäuse (12; 152) einen Gehäuseboden (20; 160), eine Gehäusewandung (14, 18, 18a, 19; 154, 158) und einen Deckel (24) umfasst, wobei die Temperierungsmittel ein brennbares Temperierungsmedium aufweisen, das in einer Temperierungsmedienleitung (42; 178) geführt ist, wobei ein erster Abschnitt (40; 176) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) im Bereich von potentiellen elektrischen oder elektronischen Zündquellen für das brennbare Temperierungsmedium angeordnet ist und wobei ein zweiter Abschnitt (52; 192) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) nicht im Bereich von potentiellen elektrischen oder elektronischen Zündquellen für das brennbare Temperierungsmedium angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass der erste Abschnitt (40; 176) verbindungsstellenlos ausgebildet ist.
2. Zentrifuge (10; 150) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass in dem Gehäuse (12; 152) eine Trennwand (30; 166) besteht, wobei der erste Abschnitt (40; 176) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) auf einer Seite der Trennwand (30; 166) und der zweiter Abschnitt (52; 192) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) auf der anderen Seite der Trennwand (30; 166) angeordnet sind, wobei der zweite Abschnitt (52; 192) der der Temperierungsmedienleitung (42; 178) bevorzugt mit zumindest einer Verbindungsstelle (98) ausgebildet ist.
3. Zentrifuge (10; 150) nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Trennwand (30; 166) das Gehäuse (12; 152) in zumindest zwei Kammern (32, 34; 168; 170) trennt, wobei eine erste Kammer (32; 168) und eine zweite Kammer (34; 170) bestehen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die erste Kammer (32; 168) den Zentrifugenbehälter (36; 172) zumindest bereichsweise umgibt und der Verdichter (46; 184) in der zweiten Kammer (34; 170) angeordnet ist und/oder dass der erste Abschnitt (40; 176) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) in der ersten Kammer (32; 168) und der zweite Abschnitt (52; 192) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) in der zweiten Kammer (34; 170) angeordnet sind.
4. Zentrifuge (10; 150) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Trennwand (30; 166) für eine fluiddichte Trennung der beiden Kammern (32, 34,; 168, 170) ausgerüstet ist.
5. Zentrifuge (10; 150) nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet , dass in der zweiten Kammer (34; 170) keine Elemente (46, 50,; 184, 188, 190) bestehen, die einen Zündimpuls für eine Zündung des brennbaren Temperierungsmediums erzeugen können.
6. Zentrifuge (10; 150) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die erste Kammer (32; 168) bis auf Lüftungsöffnungen (60) geschlossen ausgebildet ist.
7. Zentrifuge (10; 150) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die erste Kammer (32; 168) fluiddicht ausgebildet ist und/oder dass die erste Kammer (32; 168) von dem Deckel (24) fluiddicht verschließbar ausgebildet ist.
8. Zentrifuge (10; 150) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass das Gehäuse (12; 152) im Bereich des ersten Abschnitts (40; 176) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) und/oder im Bereich der ersten Kammer (32; 168) keine Durchbrechungen zum Luftaustausch im Gehäuseboden (20; 160) aufweist.
9. Zentrifuge (10; 150) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass zwischen der Trennwand (30; 166) und dem Gehäuse (12; 152) eine fluiddichte Abdichtung besteht, die die Trennwand (30; 166) bevorzugt vollständig umgibt, wobei die Abdichtung insbesondere als Lippendichtung (202, 204) oder Dichtstreifen (206) ausgebildet ist.
10. Zentrifuge (10; 150) nach einem der Ansprüche 2 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Durchführung (80, 82) durch die Trennwand (30; 166) mit einer fluiddichten Abdichtung ausgebildet ist, wobei die Abdichtung bevorzugt als Tülle, insbesondere Gummi-Tülle (88), und/oder Dichtkontur (84) ausgebildet ist, wobei die Durchführung (80, 82) vorzugsweise eine Durchführung für Kabel und/oder die Temperierungsmedienleitung (42; 178) umfasst.
11. Zentrifuge (10; 150) nach einem der Ansprüche 2 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass ein den Zentrifugenbehälter (36) zumindest teilweise umgebender Sicherheitskessel (92) besteht, wobei zumindest ein erster Bereich (94) der Temperierungsmedienleitung (42) innerhalb des Sicherheitskessels (92) verläuft, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass ein zweiter Bereich (96) der Temperierungsmedienleitung (42) zwischen Sicherheitskesse (92)l und Trennwand (30) nach Anspruch 2 verläuft, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich (94) der Temperierungsmedienleitung (42) und/oder der zweite Bereich (96) der Temperierungsmedienleitung (42) verbindungsstellenlos ausgebildet ist.
12. Zentrifuge (10; 150) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Durchführung durch den Sicherheitskessel mit einer fluiddichten Abdichtung ausgebildet ist, wobei die Abdichtung bevorzugt als Tülle, insbesondere Gummi-Tülle, und/oder Dichtkontur ausgebildet ist, wobei die Durchführung vorzugsweise eine Durchführung für Kabel und/oder die Temperierungsmedienleitung (42; 178) umfasst.
13. Zentrifuge (10; 150) nach einem der Ansprüche 2 bis 12 , dadurch gekennzeichnet , dass die Trennwand (30; 166) ein Material aus der Gruppe: Kunststoff und Metall umfasst und/oder dass die Trennwand (166) ein Wärmeisolationsmaterial, vorzugsweise einen Schaumstoff umfasst, wobei das Wärmeisolationsmaterial (166) bevorzugt mit einem Wärmeisolationsmaterial des Zentrifugenbehälters (172) integral verbunden ist, und/oder dass die Trennwand (30; 166) ein fluiddichtes Material umfasst, das bevorzugt als Folie, als Kunststoff- oder als Metallplatte ausgebildet ist.
14. Zentrifuge (150) nach einem der Ansprüche 2 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass die Trennwand (166) einen Drainagekanal aufweist, der von einer in der Trennwand (166) angeordneten Verbindungsstelle der Temperierungsmedienleitung (178) weg zum zweiten Abschnitt (192) der Temperierungsmedienleitung (178) führt, wobei der Drainagekanal bevorzugt als Leitung ausgebildet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die in der Trennwand (166) angeordnete Verbindungsstelle von einer fluiddichten Umhüllung umgeben ist, an der der Drainagekanal angeschlossen ist.
15. Zentrifuge (10; 150) nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass im Bereich des ersten Abschnitts (40; 176) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) Durchbrechungen (60) zum Luftaustausch in der Gehäusewandung (18, 18a) bestehen, wobei die Durchbrechungen (60) einen Abstand von einer Aufstellfläche (28; 164) der Zentrifuge (10; 150) von zumindest 2 cm, bevorzugt von zumindest 5 cm, insbesondere von zumindest 10 cm, vorzugsweise von zumindest 15 cm aufweisen, und/oder dass sowohl im Bereich des ersten Abschnitts (40; 176) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) als auch im Bereich des zweiten Abschnitts (52; 192) der Temperierungsmedienleitung (42; 178) zumindest eine Durchbrechung (60; 78) zum Luftaustausch in der Gehäusewandung (18, 18a, 19) besteht, wobei die zumindest eine Durchbrechung (78) im Bereich des zweiten Abschnitts (52; 192) näher zu einer Aufstellfläche (28; 164) der Zentrifuge (10; 150) hin angeordnet sind, wobei die zumindest eine Durchbrechung (60) im Bereich des zweiten Abschnitts (52; 192) bevorzugt um zumindest 1 cm, insbesondere um zumindest 2 cm, vorzugsweise um zumindest 5 cm, besonders bevorzugt um zumindest 10 cm näher zur Aufstellfläche (28; 164) der Zentrifuge (10; 150) hin angeordnet sind.
16. Zentrifuge (10; 150) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Gehäuse (12; 152) Füße (26; 162) zur Beabstandung des Gehäusebodens (20; 160) von einer Aufstellfläche (28; 164) der Zentrifuge (10; 150) aufweisen, wobei die Füße (26; 162) eine Höhe von zumindest 1 cm, bevorzugt von zumindest 2 cm, vorzugsweise von zumindest 3 cm, insbesondere von zumindest 5 cm aufweisen, und/oder dass die Zentrifuge eine Laborzentrifuge (10; 150) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit brennbarem Temperierungsmedium nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Zentrifugen, insbesondere Laborzentrifugen, werden dazu eingesetzt, um die Bestandteile von darin zentrifugierten Proben unter Ausnutzung der Massenträgheit zu trennen. Dabei werden zur Erzielung hoher Entmischungsraten immer höhere Rotationsgeschwindigkeiten eingesetzt. Laborzentrifugen sind dabei Zentrifugen, deren Zentrifugenrotoren bei vorzugsweise mindestens 3.000, bevorzugt mindestens 10.000, insbesondere mindestens 15.000 Umdrehungen pro Minute arbeiten und zumeist auf Tischen platziert werden. Um sie auf einem Arbeitstisch platzieren zu können, weisen sie insbesondere einen Formfaktor von weniger als 1 m x 1m x 1m auf, ihr Bauraum ist also beschränkt. Vorzugsweise ist dabei die Gerätetiefe auf max. 70 cm beschränkt. Solche Zentrifugen werden auf Gebieten der Medizin, der Pharmazie, der Biologie und Chemie dgl. eingesetzt. Die zu zentrifugierenden Proben werden in Probenbehältern gelagert und diese Probenbehälter mittels eines Zentrifugenrotors rotatorisch angetrieben. Es gibt verschiedene Arten von Zentrifugenrotoren, beispielsweise Ausschwingrotoren und Festwinkelrotoren, die je nach Anwendungszweck eingesetzt werden. Gemein haben solche Zentrifugenrotoren zumeist, dass sie ein Rotorgehäuse aufweisen mit einem Rotorunterteil, in dem ein oder mehrere Aufnahmen für Probenbehälter bzw. Probenträger, in denen wiederum Probenbehälter angeordnet werden können, anordenbar sind. Das Rotorunterteil weist außerdem üblicherweise eine Nabe auf, die mit einer von einem Zentrifugenmotor angetriebenen Antriebswelle koppelbar ist. Dabei können die Probenbehälter die Proben direkt enthalten oder in den Probenbehälter sind eigene Probenbehältnisse eingesetzt, die die Probe enthalten, so dass in einem Probenbehälter eine Vielzahl von Proben gleichzeitig zentrifugiert werden können. Zumeist ist vorgesehen, dass die Proben bei bestimmten Temperaturen zentrifugiert werden. Beispielsweise dürfen Proben, die Eiweiße und dgl. organische Substanzen enthalten, nicht überhitzt werden, so dass die Obergrenze für die Temperierung solcher Proben standardmäßig im Bereich von 40°C liegt. Andererseits werden bestimmte Proben standardmäßig im Bereich +4°C (die Anomalie des Wassers beginnt bei 3,98°C) gekühlt. Neben solchen vorbestimmten Höchsttemperaturen von beispielsweise ca. +40°C und Standarduntersuchungstemperaturen wie beispielsweise 4°C sind auch weitere Standarduntersuchungstemperaturen vorgesehen, wie beispielsweise bei 11°C, um bei dieser Temperatur zu prüfen, ob die Kälteanlage der Zentrifuge unterhalb Raumtemperatur geregelt läuft. Andererseits ist es aus Arbeitsschutzgründen notwendig, ein Anfassen von Elementen zu verhindern, die eine Temperatur von größer gleich 60°C aufweisen. Vergleichswerte sind in der DIN EN 61010-1:2011-07, Tabelle 19 angegeben. Zur Temperierung können grundsätzlich aktive und passive Systeme verwendet werden. Passive Systeme basieren auf einer abluftunterstützten Kühlung bzw. Belüftung. Diese Luft wird direkt an dem Zentrifugenrotor und damit auch an den darin aufgenommenen Probenbehältern vorbeigeführt, wodurch eine Temperierung erfolgt. Die Luft wird dabei durch Öffnungen in den Zentrifugenkessel gesaugt und durch weitere Öffnungen wird die aufgewärmte Luft an anderer Stelle des Zentrifugenkessels wieder abgeführt, wobei das Ansaugen und Abführen selbständig durch die Drehung des Zentrifugenrotors erfolgt. Aktive Kühlungssysteme besitzen einen Kältemittelkreislauf, der den Zentrifugenbehälter (Zentrifugenkessel) temperiert, wodurch indirekt der Zentrifugenrotor und die darin aufgenommenen Probenbehälter gekühlt werden. Dazu weist der Kältemittelkreislauf einen Leitungsabschnitt auf, der anliegend an den Zentrifugenbehälter und in ein oder mehreren Windungen um diesen herumgeführt ist. Als Kälte- bzw. Temperierungsmedien kommen viele verschiedene Medien zum Einsatz. Da prinzipiell nicht nur Kühlungen, also Wärmereduzierungen, sondern auch Wärmeerhöhungen gezielt während der Zentrifugation gewünscht sein können, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Temperierung und Temperierungsmedien gesprochen. Neben den für Zentrifugen üblicherweise verwendeten Temperierungsmedien, wie Chlordifluormethan, Tetrafluorethan, Pentafluorethan oder Difluormethan sowie Kohlendioxid und vielen weiteren gibt es auch brennbare Temperierungsmittel, wie Butan (R600a) oder Propan (R290) oder auch verschiedenste synthetische Gemische. Diese brennbaren Temperierungsmedien besitzen zwar sehr gute Wärmeübertragungseigenschaften, sie werden aber aus Sicherheitsgründen bisher zumeist nicht eingesetzt, da im Rahmen eines Crashes des Zentrifugenrotors ein Austreten und Entzünden des Temperierungsmittels erfolgen kann. Bei einem solchen Crash können Bruchstücke des Zentrifugenrotors mit hoher Geschwindigkeit und damit sehr hoher Energie innerhalb der Zentrifuge wirken und dadurch auch den Verdampfer u