專利名稱：具有管狀空腔的固定角度離心機(jī)轉(zhuǎn)子及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及離心機(jī)轉(zhuǎn)子，更具體地涉及用于離心機(jī)的固定角度轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
離心機(jī)轉(zhuǎn)子通常用在實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)中以在離心過程中保持樣品。雖然離心機(jī)轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)和尺寸上可顯著不同，但是，一個共同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是具有實(shí)心轉(zhuǎn)子本體的固定角度轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)徑向分布并圍繞旋轉(zhuǎn)軸線對稱地布置有多個單元孔空腔。樣品放置在空腔中，使得多個樣品能夠經(jīng)受離心作用。常規(guī)的固定角度離心機(jī)轉(zhuǎn)子可以由金屬或各種其他材料制成。但是，已知的改善是通過壓縮模塑和細(xì)絲纏繞工藝來構(gòu)造離心機(jī)轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子由諸如復(fù)合碳纖維的合適材料制成。例如，固定角度離心機(jī)轉(zhuǎn)子可以由樹脂涂覆碳纖維層壓材料層壓縮模塑。美國專利第 4，738，656,4, 781，669,4, 790，808,5, 505，684,5, 601，522,5, 643，168,5, 759，592、5，776，400,5, 833，908,5, 876，322,6, 056，910 以及 6，296，798 號以及美國申請序列號12/391,838 (由本發(fā)明的受讓人擁有)描述了復(fù)合離心機(jī)轉(zhuǎn)子的例子，這些專利和申請的相應(yīng)公開全部內(nèi)容清楚地以參見方式納入本文。因?yàn)殡x心機(jī)轉(zhuǎn)子通常用在離心機(jī)的速度可能超過數(shù)百或甚至數(shù)千轉(zhuǎn)每分鐘的高旋轉(zhuǎn)應(yīng)用中，離心機(jī)轉(zhuǎn)子必須能夠承受在負(fù)載轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)過程中經(jīng)歷的應(yīng)力和應(yīng)變。在離心過程中，空腔中裝載有樣品的轉(zhuǎn)子經(jīng)受沿從空腔徑向向外方向和沿空腔縱向軸線的與施加在樣品容器上的離心力一致方向的高的力。這些力致使轉(zhuǎn)子本體上產(chǎn)生顯著的應(yīng)力和應(yīng)變。在轉(zhuǎn)子的壽命中，離心機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)能夠承受與快速離心作用關(guān)聯(lián)的力。使離心機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)受這些力和相關(guān)應(yīng)力的已知方法包括將轉(zhuǎn)子本體制成實(shí)心結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子中的孔或合適尺寸的凹陷限定的腔室構(gòu)造成在其中接納樣品。但是，該類型的轉(zhuǎn)子的制造相對困難且昂貴，且由于轉(zhuǎn)子相對高的質(zhì)量，其旋轉(zhuǎn)速度受到限制。因此需要這樣的離心機(jī)轉(zhuǎn)子，即在考慮離心過程中經(jīng)歷動態(tài)載荷的情形下改善性能，并解決與常規(guī)轉(zhuǎn)子相關(guān)的這些和其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了前述的和其他的缺點(diǎn)和已知的用于離心的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的缺點(diǎn)。盡管結(jié)合某些實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行討論，但應(yīng)當(dāng)理解并不限于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明涵蓋可包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有更改、改變和等同物。在一個實(shí)施方式中，提供了一種固定角度的離心機(jī)轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子本體，轉(zhuǎn)子本體具有周向側(cè)壁和多個管狀單元孔空腔。每個空腔具有開口端和閉合端并構(gòu)造成在其中接納樣品容器。壓板可操作地聯(lián)接到多個管狀空腔，從而壓板與多個管狀空腔在多個管狀空腔的每個相鄰對之間組合地限定封閉中空腔室。多個管狀空腔中每個具有面向轉(zhuǎn)子本體內(nèi)部的側(cè)壁和在閉合端處的底壁。一個實(shí)施例中，壓板包括基本圓錐形直立壁部分和從該基本圓錐形直立壁部分向外延伸的底壁部分。該壓板的該基本圓錐形直立壁部分可操作地聯(lián)接到多個管狀空腔的側(cè)壁中的每個，而壓板的底壁部分可操作地聯(lián)接到該多個管狀空腔的底壁中每個的基本部分。該壓板的底壁部分可包括多個周向間隔開的凹陷，每個凹陷構(gòu)造成可操作地與多個管狀空腔的底壁中的相應(yīng)一個聯(lián)接。
轉(zhuǎn)子可包括細(xì)長加強(qiáng)件，該細(xì)長加強(qiáng)件圍繞該轉(zhuǎn)子本體的周向側(cè)壁延伸。該細(xì)長加強(qiáng)件可另外地至少部分地圍繞該壓板的外表面延伸。一個實(shí)施例中，該細(xì)長加強(qiáng)件包括單個碳纖維絲束。或者，在其他實(shí)施例中，該加強(qiáng)件可包括多個纖維絲束或單向帶。附加地或替代地，該轉(zhuǎn)子本體或該壓板中的至少一個由碳纖維制成。該轉(zhuǎn)子本體和該壓板可以是壓縮模塑的一體結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，提出一種用于形成離心機(jī)轉(zhuǎn)子的方法。該離心機(jī)轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子本體，該轉(zhuǎn)子本體包括周向側(cè)壁和多個管狀空腔，每個管狀空腔具有開口端和閉合端。每個空腔構(gòu)造成在其中接納樣品容器。該方法包括可操作地將壓板聯(lián)接到管狀空腔中每個的閉合端，以由此在每個相鄰對管狀空腔之間限定封閉中空腔室。附加地或替代地，該方法可包括將該轉(zhuǎn)子本體和該壓板壓縮模塑成一體結(jié)構(gòu)。該方法可包括圍繞該轉(zhuǎn)子本體的外部并至少部分地圍繞該壓板的外表面施加加強(qiáng)件的步驟。施加加強(qiáng)件可包括圍繞轉(zhuǎn)子本體的外部連續(xù)地纏繞諸如單根碳纖維絲束的高強(qiáng)度纖維。或者，在其他實(shí)施例中，該加強(qiáng)件可包括多個纖維絲束或單向帶。碳纖維絲束例如可以涂覆有樹脂，且該方法然后可包括使碳纖維絲束固化以使其與轉(zhuǎn)子本體成一體。附加地或替代地，該方法可包括圍繞轉(zhuǎn)子本體的外部螺旋地纏繞單根碳纖維絲束。附加地或替代地，該方法可包括圍繞轉(zhuǎn)子本體的外部螺旋地纏繞兩根或多根諸如碳纖維絲束的高強(qiáng)度纖維。該方法還可包括獲得具有多個孔的頂板、將多個管狀空腔插入穿過這些孔以及對該頂板和管狀空腔進(jìn)行壓縮模塑以形成一體結(jié)構(gòu)的步驟。該方法可包括使中空腔室圍繞空腔中側(cè)壁的每個的基本部分。附加地或替代地，該方法可包括使空腔底壁的每個的基本部分與壓板配合。本發(fā)明的上面的和其他的目的以及優(yōu)點(diǎn)從附圖及其說明中會變得顯而易見。


包含在本說明書中并組成說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的各實(shí)施例，并與以上給出本發(fā)明的總體說明和以下給出的詳細(xì)說明一起用于解釋本發(fā)明。圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的立體圖。圖2是大致沿圖I的線2-2剖取的剖面圖。圖2A是圖1-2的轉(zhuǎn)子的底部的局部破開視圖。圖3是圖1-2的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的部分分解立體圖。
圖3A是用于形成圖1-3的轉(zhuǎn)子的第一部分的示例性方法的示意表示。圖4A是圖1-3的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子本體的示意圖。圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有纏繞在其上的加強(qiáng)件的圖4A所示轉(zhuǎn)子本體的正視圖。圖4C是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有多個纏繞在其上的加強(qiáng)件的圖4A所示轉(zhuǎn)子本體的正視圖。圖4D是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有多個纏繞在其上的加強(qiáng)件的圖4A所示轉(zhuǎn)子本體的正視圖。
圖5A-5E是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有纏繞在其上的加強(qiáng)件的轉(zhuǎn)子本體的平面圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的部分分解立體圖。圖7是圖6的離心機(jī)轉(zhuǎn)子的一部分的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的示例性離心機(jī)轉(zhuǎn)子10。轉(zhuǎn)子10包括轉(zhuǎn)子本體12，轉(zhuǎn)子本體12具有上表面14并關(guān)于轉(zhuǎn)子本體12的旋轉(zhuǎn)軸線16對稱，樣品(未圖示)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線離心地旋轉(zhuǎn)。細(xì)長加強(qiáng)件18圍繞轉(zhuǎn)子本體12的周向延伸側(cè)壁19 (圖3)的基本光滑外表面20連續(xù)地延伸。如此處使用的，描述外表面20的術(shù)語“基本光滑”旨在描述不具有臺階構(gòu)造并基本沒有角部或尖銳邊緣的表面20。因此，上面定義的術(shù)語不旨在定義表面20的表面粗糙度。此外，轉(zhuǎn)子本體20可成形成使得基本光滑外表面20在施加加強(qiáng)件18之前不需要額外的加工或精加工。轉(zhuǎn)子10包括從上表面14延伸并朝向轉(zhuǎn)子本體12的內(nèi)部28 (圖2A和3)的多個(例如4或6)管狀單元孔空腔26。如此處所使用的，術(shù)語“內(nèi)部”在指代轉(zhuǎn)子10的內(nèi)部28時，指轉(zhuǎn)子10的由限定轉(zhuǎn)子10的總體形狀的外壁所封閉的部分。每個管狀空腔具有在上表面14處的開口端21和相對的閉合端22。每個空腔26的尺寸和形狀適當(dāng)?shù)卦O(shè)計成在其中接納用于圍繞軸線16離心旋轉(zhuǎn)的樣品容器之一(未圖示)。每個空腔26由具有適當(dāng)選定的厚度和橫截面型面的側(cè)壁34來限定。每個側(cè)壁34具有限定空腔26的接納容器的第一面的第一面34a和面向轉(zhuǎn)子本體12的內(nèi)部28的相對第二面34b。如此次所使用的，術(shù)語“管狀”指具有任何橫截面形狀的空腔，例如包括但不限于圓形形狀(例如、橢圓、圓形或圓錐形)、四邊形形狀、規(guī)則多邊形或不規(guī)則多邊形形狀、或其他任何合適的形狀。因此，該術(shù)語不旨在局限于圖中示出的示例性管狀空腔26的基本圓形橫截面型面。繼續(xù)參見圖1-3并還參見圖3A，制造該實(shí)施例的轉(zhuǎn)子10可包括連同轉(zhuǎn)子本體12的限定上表面14的部分一起形成管狀空腔26。更具體地并具體參見圖3A，可獲得具有對應(yīng)于每個空腔26的多個孔42的頂板40。然后，將每個管狀空腔26插入通過孔42中的一個(沿箭頭方向43)，然后將壓力和熱施加到管狀空腔26和頂板40以由此形成一體結(jié)構(gòu)。管狀空腔26和頂板40由適當(dāng)選定的材料制成。例如，且不限制地，管狀空腔26和頂板40可由輕但是強(qiáng)度好的材料、諸如碳纖維制成，這有利于最小化轉(zhuǎn)子10的總體質(zhì)量。此外，在所示實(shí)施例中，管狀空腔26形成成使得每個第二面34b的相應(yīng)部分由轉(zhuǎn)子本體12的內(nèi)部28內(nèi)的成對相鄰中空腔室48 (圖2A和3)圍繞，這進(jìn)一步有利于最小化轉(zhuǎn)子10的總體質(zhì)量。但是，可設(shè)想替代的實(shí)施例，例如使得管狀空腔26由不對轉(zhuǎn)子10增加顯著質(zhì)量的輕材料部分地且附加地圍繞在內(nèi)部28內(nèi)。中空腔室48進(jìn)一步通過將轉(zhuǎn)子10的壓板54聯(lián)接到轉(zhuǎn)子本體10來形成，如下面將進(jìn)一步詳細(xì)解釋的。更具體來說，當(dāng)壓板54和轉(zhuǎn)子本體12彼此聯(lián)接時，壓板54的中心定位基本圓錐形直立壁部分54a與管狀空腔26的每個第二面34b的徑向面向內(nèi)側(cè)部分配合(例如鄰接抵靠)，由此限定多個封閉中空腔室48，如圖2A和3所最佳示出的。因此，中空腔室48連同壓板54的基本圓錐形直立壁部分54a和底壁部分54b的面向上部分一起進(jìn)一步限定轉(zhuǎn)子10的內(nèi)部28。此外，在所示實(shí)施例中，所有的管狀空腔26形成成使得每對相鄰管狀空腔26的第 二面34b面對共同的封閉中空腔室48。可設(shè)想的是，替代附圖中所示實(shí)施例，轉(zhuǎn)子可具有空腔26，每個空腔暴露于多于兩個的中空腔室48。圖2-2A的實(shí)施例中的每個封閉中空腔室48進(jìn)一步由轉(zhuǎn)子本體12的周向側(cè)壁19限定。因此，壓板54與空腔26的側(cè)壁34之間的操作性聯(lián)接限定多個封閉中空腔室48，中空腔室48由側(cè)壁19、兩個相鄰管狀空腔26的第二面34b的相應(yīng)側(cè)部分以及壓板54的中心壁部分54a所界定。但是，對于中空腔室48的此種限定僅是示例性的而因此不旨在限制。而且，在所示實(shí)施例中，每個第二面34b的基本部分由中空空間(即對應(yīng)于成對相鄰的封閉中空腔室48)圍繞。如此處所使用的，當(dāng)用于描述管狀空腔26的第二面34b的被中空腔室48圍繞的部分時，術(shù)語“基本”旨在描述其中特定第二面34b的至少約40%、且較佳地在約40%至約60%之間被中空空間圍繞的實(shí)施例。具體參見圖2和圖3，如上所述，轉(zhuǎn)子10包括壓板54，壓板54限定轉(zhuǎn)子10的底部并可操作地聯(lián)接到管狀空腔26。值得注意的是，壓板54可操作地聯(lián)接到空腔26的閉合端22，以在轉(zhuǎn)子10的高速旋轉(zhuǎn)過程中支承管狀空腔26，由此提供結(jié)構(gòu)整體性并最小化轉(zhuǎn)子10的失效可能性。使用中，當(dāng)轉(zhuǎn)子10旋轉(zhuǎn)時，壓板54對管狀空腔26和轉(zhuǎn)子本體12施加扭矩。更具體來說，壓板54的底壁部分54b包括多個周向間隔開凹陷或空腔56，每個凹陷或空腔56構(gòu)造成在轉(zhuǎn)子10的高速旋轉(zhuǎn)過程中，在管狀空腔26的閉合端22處接納和配合(以鄰靠關(guān)系)底壁34c中的相應(yīng)一個底壁。為此，壓板54與轉(zhuǎn)子本體12之間的聯(lián)接可以是使得壓板54施加壓力抵靠每個底壁34c，由此提供所需的支承。凹陷56適當(dāng)?shù)爻尚我越佑|每個底壁34c的基本部分。這有利于最小化與壓板54上高速旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力集中的可能性。例如，該具體實(shí)施例中，每個凹陷56具有與空腔26的底壁34c的同樣呈基本平坦形狀相對應(yīng)的基本平坦表面。此外，所示實(shí)施例中，當(dāng)壓板54與轉(zhuǎn)子本體12配合時，壓板54的圓錐形中心部分54a與管狀空腔26的鄰靠配合在轉(zhuǎn)子10的高速旋轉(zhuǎn)過程中為管狀空腔26提供了進(jìn)一步支承。該實(shí)施例中，壓板54與轉(zhuǎn)子本體12之間的聯(lián)接例如通過緊固件(例如保持螺母60)、并進(jìn)一步通過壓板54和管狀空腔26彼此壓縮模塑來實(shí)現(xiàn)，以由此獲得一體結(jié)構(gòu)更具體來說，并參見圖2和2A，保持螺母60可螺紋配合轉(zhuǎn)子榖62的外螺紋部分61，如下所討論的，轉(zhuǎn)子榖62有利于通過離心機(jī)主軸(未圖示)配合轉(zhuǎn)子10以使得轉(zhuǎn)子10能夠高速旋轉(zhuǎn)。螺母60的配合從壓板54的下側(cè)實(shí)現(xiàn)，由此通過該配合將轉(zhuǎn)子榖62和壓板54的中心部分54a相對于彼此固定，如圖所示。轉(zhuǎn)子榖62還可通過螺紋固定到轉(zhuǎn)子插入件64，轉(zhuǎn)子插入件64位于轉(zhuǎn)子本體12的內(nèi)部28中并與轉(zhuǎn)子本體12的中心內(nèi)部12d配合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，所示的壓板54與轉(zhuǎn)子本體12之間的聯(lián)接是示例性的，而不旨在限制，還可考慮這些部件之間聯(lián)接類型的變型。這種聯(lián)接還可通過加強(qiáng)件18來實(shí)現(xiàn)，其例如可通過圍繞轉(zhuǎn)子本體12的外表面20并在壓板54的暴露部分上纏繞(例如螺旋纏繞)諸如單個絲束或線股的碳纖維之類的連續(xù)線股高強(qiáng)度纖維來實(shí)施。尤其當(dāng)纖維涂覆有樹脂時，在壓縮模塑(即，其中施加熱和壓力)后，壓板54和轉(zhuǎn)子本體12變成一體結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子10的制造可包括將加強(qiáng)件18的涂覆樹脂的碳纖維絲束或線股固化，使得線股變成與轉(zhuǎn)子本體12和/或壓板54成一體。一方面，壓板54由適當(dāng)選定的材料制成。例如，而不限制，壓板54可由碳纖維制成，以進(jìn)一步最小化轉(zhuǎn)子10的總體質(zhì)量。再次參見圖2和圖3，使用時，轉(zhuǎn)子10安裝到轉(zhuǎn)子榖62，轉(zhuǎn)子榖62又通過接納在榖62的底部處的相應(yīng)凸臺63內(nèi)的兩個或多個銷和在下文更詳細(xì)描述的其他結(jié)構(gòu)聯(lián)接到離心機(jī)主軸(未圖示)。如上所討論的，轉(zhuǎn)子10包括可通過螺紋安裝到轉(zhuǎn)子榖62的轉(zhuǎn)子插入件64。插入件64包括多個腹板64a，多個腹板被接納在轉(zhuǎn)子本體12的中心內(nèi)部12d中的協(xié)配凹陷內(nèi)。一旦轉(zhuǎn)子10座落在轉(zhuǎn)子榖62上，榖保持器66緊固到榖62的頂部，以進(jìn)一步有利
于使轉(zhuǎn)子本體12、壓板54、榖62以及插入件64相對于彼此保持在位。轉(zhuǎn)子10的蓋70通過蓋螺釘74聯(lián)接到轉(zhuǎn)子本體12，蓋螺釘74被接納通過榖62的螺紋中心開口 62a。此外，在該實(shí)施例中，例如諸如O形環(huán)75 (圖2)之類的密封件進(jìn)一步有利于蓋70與轉(zhuǎn)子本體12之間的聯(lián)接。在高速旋轉(zhuǎn)過程中，蓋70阻擋通向保持在空腔26中的樣品容器的通路。一旦蓋70通過蓋螺釘74與中心開口 62a的配合而固定在位，緊固螺釘78被插入穿過蓋螺釘74的孔74a。旋轉(zhuǎn)緊固螺釘78又允許該緊固螺釘78與離心機(jī)主軸(未圖示)的協(xié)配螺紋部分螺紋配合，這相應(yīng)地將轉(zhuǎn)子10固定到離心機(jī)主軸。離心機(jī)主軸然后可被致動以驅(qū)動轉(zhuǎn)子10高速離心旋轉(zhuǎn)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，上述的一個或多個轉(zhuǎn)子安裝部件可由任何合適的金屬或非金屬材料制成。參見圖4A-4D，提供用于施加加強(qiáng)件18的示例性設(shè)備和示例性方法的細(xì)節(jié)。引導(dǎo)件80用于將線股18a沿大致螺旋加強(qiáng)路徑82施加到轉(zhuǎn)子本體12的外表面20。引導(dǎo)件80相對于轉(zhuǎn)子本體12的路徑限定線股18a的路徑82。引導(dǎo)件80可具有多個自由度以確保引導(dǎo)件80正確地將線股18a引導(dǎo)到大致螺旋路徑82上，同時保持基本垂直于轉(zhuǎn)子本體12的表面。一個實(shí)施例中，加強(qiáng)件引導(dǎo)件80可具有五個自由度，即，引導(dǎo)件80的垂直和水平位置、引導(dǎo)件80的俯仰和偏轉(zhuǎn)以及引導(dǎo)件80相對于旋轉(zhuǎn)軸線16的徑向位置。線股18a可通過在操縱引導(dǎo)件80沿所需路徑82施加線股18a的同時使本體12繞軸線16旋轉(zhuǎn)來纏繞在轉(zhuǎn)子本體12上。轉(zhuǎn)子本體12可保持在基本固定位置的同時圍繞軸線16旋轉(zhuǎn)，或轉(zhuǎn)子本體12可相對于引導(dǎo)件80移動以在線股18a纏繞到轉(zhuǎn)子本體12上時限定用于線股18a的所需路徑82。或者，可在引導(dǎo)件80保持基本固定位置的同時，使轉(zhuǎn)子本體12圍繞軸線16旋轉(zhuǎn)并相對于引導(dǎo)件80移動以沿所需路徑82施加線股18a。具體參見圖4A，示出轉(zhuǎn)子本體12的示意性側(cè)視圖。箭頭G表示在離心過程中，由負(fù)載空腔26的重心施加的向外力。箭頭Gl和G2分別表示垂直于轉(zhuǎn)子本體12的外表面20的分力和沿空腔26的中心縱向軸線C的分力。圖5A的示意圖還示出示例性螺旋加強(qiáng)件路徑82。螺旋加強(qiáng)件路徑82可包括一個或多個路徑分量82a和82b。路徑分量82a與點(diǎn)100交叉，點(diǎn)100由負(fù)載空腔26的重心G的徑向投影與轉(zhuǎn)子本體12的外表面20相互交叉而限定。另一路徑分量82b與點(diǎn)102交叉，點(diǎn)102由空腔26的縱向軸線C與轉(zhuǎn)子本體12下端12b處的外表面20相互交叉而限定。引導(dǎo)件80圍繞轉(zhuǎn)子本體12的光滑外表面20緊緊地纏繞線股18a。一個實(shí)施例中，對于特定的纖維路徑和轉(zhuǎn)子形狀，通過引導(dǎo)件80對線股18a施加足夠的張力，從而由轉(zhuǎn)子本體12施加在線股18a上的垂直力基本上消除了線股18a相對于轉(zhuǎn)子本體12的光滑外表面20的滑動。點(diǎn)100和點(diǎn)102示出在基本光滑轉(zhuǎn)子本體12的外表面20上。點(diǎn)100與負(fù)載空腔的重心位置在轉(zhuǎn)子本體12的外表面20上的徑向投影相對應(yīng)。點(diǎn)102與空腔26之一的中心縱向軸線C與轉(zhuǎn)子本體12的下端12b的外表面的交叉部相對應(yīng)。一個實(shí)施例中，加強(qiáng)件路徑82在這些點(diǎn)100、102的一個或兩個處重疊，使得線股18a的至少兩個部分互鎖以覆蓋一個或兩個點(diǎn)100、102。每個互鎖可例如通過使線股18a的各部分與所施加的樹脂重疊來形成。因此，互鎖114的垂直互鎖帶112和水平互鎖帶114 (圖I)可通過限定圍繞轉(zhuǎn)子本體12的加強(qiáng)件18的材料層來形成。一個或多個垂直帶112可位于轉(zhuǎn)子本體12的表面20上的其中一個軸線C的徑向投影處。示例性方法中，水平帶114之一可設(shè)置在負(fù)載空腔26的重心處，使得加強(qiáng)件路徑82例如與諸如點(diǎn)100和102之類的選定點(diǎn)交叉。具體參見圖4C和4D，示出圖4A-4B的實(shí)施例的變型。該實(shí)施例中，通過相應(yīng)的引導(dǎo)件80a和80b將兩個單獨(dú)的線股18a、18b同時施加到轉(zhuǎn)子本體12的外表面20，從而限定加強(qiáng)件18。線股18a、18b的起始點(diǎn)可以定位在轉(zhuǎn)子本體12的相對兩側(cè)上以相對彼此纏繞，如圖4C所示，或起始點(diǎn)可彼此靠近定位，如圖4D所示。每個加強(qiáng)件引導(dǎo)件80a、80b可具有多至五個自由度，如上所討論的。加強(qiáng)件路徑82是大致螺旋的并圍繞轉(zhuǎn)子本體12的外表面20延伸，同時還在本體12的上端12a與下端12b之間軸向移動。例如，加強(qiáng)件路徑82還可至少部分地圍繞旋轉(zhuǎn)本體12的下端12b處的底邊緣延伸，并至少部分地覆蓋壓板54。圖4C也示出點(diǎn)102，而圖4D示出點(diǎn)100和點(diǎn)102。多個加強(qiáng)件線股18a、18b用于構(gòu)造加強(qiáng)件18時，線股18a與線股18b的交叉部可以定位在經(jīng)投影的重心100處或縱向軸線交叉點(diǎn)102處。本文所示出并描述的實(shí)施例中，線股18a還可沿在基本周向方向延伸的路徑至少部分地圍繞轉(zhuǎn)子本體12的上端12a而施加到轉(zhuǎn)子本體12上，以由此在轉(zhuǎn)子本體12上端12a附近限定唇部118(圖2)。為此，如圖4B至4D所示，可在轉(zhuǎn)子本體12的上端12a處放置固定裝置124，從而圍繞基本圓柱形固定裝置124纏繞線股18a以形成位于轉(zhuǎn)子本體12的上端12a上方的唇部118 (圖2)。圖5A至5E示出纏繞線股18a以形成加強(qiáng)材料層的過程。具體來說，線股18a圍繞轉(zhuǎn)子本體12沿加強(qiáng)件路徑82(圖4A)反復(fù)纏繞。線股18a圍繞轉(zhuǎn)子本體12的外表面20的此種反復(fù)纏繞獲得了覆蓋轉(zhuǎn)子本體12的多個材料層，由此形成加強(qiáng)件18。具體實(shí)施例中，線股18a可以例如是碳纖維線股或細(xì)絲，如上所討論的。線股或細(xì)絲可以是碳纖維和樹脂的復(fù)合材料，在纏繞工藝結(jié)束時，碳纖維和樹脂的復(fù)合材料固化以形成一體離心機(jī)轉(zhuǎn)子10。或者，除了碳纖維以外，可使用諸如玻璃纖維的各種高拉伸、高模量材料、諸如對位芳綸(例如Kevlar )的合成纖維、諸如超高分子量聚乙烯的熱塑性細(xì)絲、金屬線、或其他適于加強(qiáng)轉(zhuǎn)子本體12的材料。任何這種材料可用作單個連續(xù)細(xì)絲或多個細(xì)絲，且很多這種材料可施加有樹脂涂層，可以類似于樹脂涂覆碳纖維的布置的方式來布置樹脂涂層。如通過上面的描述將理解的，各可替代實(shí)施例中，加強(qiáng)件可包括單根纖維絲束、多根纖維絲束或單向帶。 現(xiàn)參見圖6和圖7，轉(zhuǎn)子150的替代實(shí)施例包括壓板154，壓板154基于前面圖中的壓板54稍微進(jìn)行改變。為便于理解，圖6和圖7中相同的附圖標(biāo)記表示前面圖中的類似特征。壓板154具有多個周向間隔開的凹陷或空腔156，其功能和結(jié)構(gòu)類似于前面圖中的凹陷或空腔56。每個空腔156具有緣部或唇部160，唇部160構(gòu)造成與管狀空腔26之一的閉合端22處的肩部161 (圖2)貼合地且摩擦地配合。在轉(zhuǎn)子150的離心旋轉(zhuǎn)過程中，唇部160與管狀空腔26的對應(yīng)肩部161之間的緊密配合有利于扭矩從壓板154傳遞到管狀空腔26。為此，每個唇部160基本圍繞管狀空腔26的對應(yīng)閉合端22的周界延伸，并進(jìn)一步在壓板154的周向邊緣附近延伸。此外，每個唇部160從空腔156的對應(yīng)凹陷的底表面向上延伸(沿軸線16的方向)。該替代轉(zhuǎn)子150的另一方面中，壓板154還設(shè)計成最小化其總體重量，并從而最小化轉(zhuǎn)子150的總體重量。更具體來說，壓板154包括位于相鄰的凹陷或空腔156之間的多個周向間隔開的重量最小化扇形部分凹陷164。這些扇形部分164具有減小的厚度,從而與例如前面圖中不包括扇形部分的壓板54相比，減小壓板的質(zhì)量。雖然示例性壓板154具有四個管狀空腔26和四個扇形部分164，但是替代地可設(shè)想具有任何其他數(shù)量的管狀空腔26和/或扇形部分164。 盡管已經(jīng)通過對各實(shí)施例的描述來說明了根據(jù)本發(fā)明原理的各方面，且以相當(dāng)大量的細(xì)節(jié)描述了諸實(shí)施例，但是申請人并不想要將本發(fā)明的范圍局限或以任何方式限制于這種細(xì)節(jié)。本文所示出和描述的各特征可單獨(dú)使用或組合使用。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說易于有其它優(yōu)點(diǎn)和改變。因此，本發(fā)明在其更寬泛的方面并不限于所示和所述的具體細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和方法、以及說明性例子。因此，可在不脫離總的發(fā)明概念的范圍的前提下，對這些細(xì)節(jié)作出變化。
權(quán)利要求
1.一種固定角度的離心機(jī)轉(zhuǎn)子(10、150)，包括 轉(zhuǎn)子本體(12)，所述轉(zhuǎn)子本體(12)具有周向側(cè)壁(19)和多個管狀空腔(26)，每個空腔(26)具有開口端(21)和閉合端(22)并構(gòu)造成在其中接納樣品容器，其特征在于 壓板(54、154)，所述壓板(54、154)可操作地聯(lián)接到所述多個管狀空腔(26)，從而所述壓板(54、154)與所述多個管狀空腔(26)在所述多個管狀空腔(26)的每個相鄰對之間組合地限定封閉中空腔室(48)。
2.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述多個管狀空腔(26)中每個具有面向所述轉(zhuǎn)子本體(12 )的內(nèi)部(28 )的側(cè)壁(34b )和在所述閉合端(22 )處的底壁(34c)。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述壓板(54、154)包括基本圓錐形直立壁部分(54a)和從所述基本圓錐形直立壁部分(54a)向外延伸的底壁部分(54b)。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述壓板(54、154)的所述基本圓錐形直立壁部分(54a)可操作地聯(lián)接到所述多個管狀空腔(26)的所述側(cè)壁(34b)中的每個，而所述壓板(54、154)的底壁部分(54b)可操作地聯(lián)接到所述多個管狀空腔(26)的所述底壁(34c)中每個的基本部分。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述壓板(54、154)的底壁部分(54b )包括多個周向間隔開的凹陷(56、156 )，每個凹陷(56、156 )構(gòu)造成可操作地與所述多個管狀空腔(26)的所述底壁(34c)中相應(yīng)一個聯(lián)接。
6.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，還包括 細(xì)長加強(qiáng)件(18)，所述細(xì)長加強(qiáng)件(18)圍繞所述轉(zhuǎn)子本體(12)的周向側(cè)壁(19)延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述細(xì)長加強(qiáng)件(18)至少部分地圍繞所述壓板(54、154)的外表面延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述細(xì)長加強(qiáng)件(18)至少包括單根碳纖維絲束。
9.如任何前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子本體(12)或所述壓板(54、154)中的至少一個由碳纖維制成。
10.如任何前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子本體(12)和所述壓板(54、154)形成壓縮模塑的一體結(jié)構(gòu)。
11.如任何前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述壓板(154)包括多個周向間隔開的扇形部分(164)，所述多個扇形部分位于相鄰對凹陷(156)之間并構(gòu)造成最小化所述壓板(154)的重量。
12.如任何前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，所述壓板(154)包括多個唇部(160)，所述唇部(160)構(gòu)造成與所述管狀空腔(26)的相應(yīng)一個的閉合端摩擦地配合。
13.如權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)子(10、150)，其特征在于，每個所述唇部(160)在所述壓板(154)的周界邊緣附近延伸。
14.一種用于形成離心機(jī)轉(zhuǎn)子(10、150)的方法，所述離心機(jī)轉(zhuǎn)子(10、150)具有轉(zhuǎn)子本體(12)，所述轉(zhuǎn)子本體(12)包括周向側(cè)壁(19)和多個管狀空腔(26)，每個空腔(26)具有開口端(21)和閉合端(22)并構(gòu)造成在其中接納樣品容器，其特征在于 可操作地將壓板(54、154)聯(lián)接到所述空腔(26)中每個的閉合端(22)，以由此在每個相鄰對管狀空腔(26 )之間限定封閉中空腔室(48 )。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括 對所述壓板(54、154)和所述轉(zhuǎn)子本體(12)進(jìn)行壓縮模塑以形成一體結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求14-15中任一項所述的方法,其特征在于,還包括 圍繞所述轉(zhuǎn)子本體(12)的外部并至少部分地圍繞所述壓板(54、154)的外表面施加加強(qiáng)件(18)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，施加所述加強(qiáng)件(18)包括圍繞所述轉(zhuǎn)子本體(12)的外部纏繞單根碳纖維絲束、多根碳纖維絲束或單向帶中的一種。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述加強(qiáng)件(18)涂覆有樹脂，所述方法還包括 固化所述加強(qiáng)件(18)以使所述加強(qiáng)件(18)與所述轉(zhuǎn)子本體(12)成一體。
19.如權(quán)利要求14-18中任一項所述的方法，其特征在于，還包括 獲得頂板(40)，所述頂板(40)具有多個孔(42)； 將所述多個管狀空腔(26)插入穿過所述孔(42);以及 對所述頂板(40)和所述管狀空腔(26)進(jìn)行壓縮模塑以形成一體結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求14-19中的任一項所述的方法，其特征在于，每個空腔(26)具有面向所述轉(zhuǎn)子本體(12)內(nèi)部的側(cè)壁(34b)，所述方法還包括 使所述封閉中空腔室(48)圍繞所述空腔(26)中每個的側(cè)壁(34b)的基本部分。
21.如權(quán)利要求14-20中的任一項所述的方法，其特征在于， 每個空腔(26)在所述閉合端(22)處具有底壁(34c)，以及 可操作地將所述壓板(54、154)聯(lián)接到所述空腔(26)中每個的閉合端(22)包括使所述空腔的底壁(34c)中每個的基本部分與所述壓板(54、154)配合。
全文摘要
提供一種固定角度離心機(jī)轉(zhuǎn)子(10、150)。轉(zhuǎn)子(10)包括轉(zhuǎn)子本體(12)，轉(zhuǎn)子本體具有周向側(cè)壁(19)和多個管狀空腔(26)。每個空腔(26)具有開口端(21)和閉合端(22)并構(gòu)造成在其中接納樣品容器。壓板(54、154)可操作地聯(lián)接到多個管狀空腔(26)，從而壓板(54)與多個管狀空腔(26)組合限定在多個管狀空腔(26)的每個相鄰對之間的封閉中空腔室(48)。多個管狀空腔(26)中每個具有面向轉(zhuǎn)子本體(12)的內(nèi)部(28)的側(cè)壁(34b)和在閉合端(22)處的底壁(34c)。
文檔編號B04B5/04GK102665922SQ201080051182
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者S·皮拉穆恩 申請人:費(fèi)柏萊特離心機(jī)有限公司