具有弹热冷却的离心机和用于冷却离心机的方法技术

离心机，具体是实验室离心机，包括：转子，转子可旋转地安装在转子室的内部中且设计成容纳样品容器；驱动电机，驱动电机用于使转子旋转；冷却装置，冷却装置设计成通过冷却剂消散来自转子室的内部的热，冷却装置设计成使用弹热效应且具有至少一个冷却单元，至少一个冷却单元包括布置在反推块与冲头之间的弹热材料，冲头设计成周期性地向弹热材料施加力且然后使弹热材料再次松弛，冷却装置设计成既将来自弹热材料的热传递到冷却剂又将来自冷却剂的热传递到弹热材料。还涉及用于冷却此类离心机的转子室的内部的方法。机的转子室的内部的方法。机的转子室的内部的方法。

【技术实现步骤摘要】
具有弹热冷却的离心机和用于冷却离心机的方法


[0001]本专利技术涉及一种离心机，具体地是一种实验室离心机。本专利技术还涉及一种用于冷却离心机，具体地是实验室离心机的转子室的内部的方法。

技术介绍

[0002]离心机，并且具体地是实验室离心机通常包括转子，所述转子可旋转地安装在转子室的内部并被设计成容纳样品容器，在转子旋转期间，样品通过作用在样品上的离心力被分成不同的部分。出于此目的，离心机具有用使转子旋转的驱动电机。转子根据样品的储存和离心类型分为不同的类别，即摆桶式转子和固定角度转子。在后者中，样品以与转子中的旋转轴线成不变的角度布置。在摆桶式转子中，样品与旋转轴线的角度在离心过程期间发生变化，因为布置样品的离心杯在旋转期间从离心杯在重力方向上向下悬挂的静止位置向外摆动。这种类型的离心机在实验室中使用离心力将物质混合物分离成其成分。在许多应用中，物质混合物是生物或微生物样品。一个实例是细胞悬浮液，所述细胞悬浮液来自例如发酵罐、生物反应器或类似容器，并且通过离心将所述细胞悬浮液分成其成分。在离心之前，必须将细胞悬浮液从容器中转移到适合的样品容器中，在所述样品容器中可以对所述细胞悬浮液进行离心。通用离心机也经常用于其他领域，例如化学、食品技术和矿物油工业。由于使用的许多样品不得加热到一定温度以上，因此离心机通常具有冷却装置，所述冷却装置旨在通过冷却剂消散来自转子室的内部的热。例如，典型的操作温度为4℃。由于转子旋转期间空气摩擦不断产生热，因此转子室也必须不断冷却。
[0003]通用离心机例如从DE 10 2012 021 986 B4和申请人的编号为DE 10 2019 004 958.6的申请中已知。已知离心机的问题是当前的冷却装置，通常是压缩机冷却，需要环境有害性或易燃的冷却剂。一方面，对所用冷却剂环境友好性的法律要求正在稳步提高。另外，离心机的安全性也是一个重要标准，因为例如，如果转子爆裂或在其他缺陷的情况下，则必须避免对操作员和旁观者造成危险。

技术实现思路

[0004]因此，本申请的目的是提供一种离心机和一种用于冷却离心机的方法，其中既提高了环境友好性又提高了安全性。同时，在离心期间必须保证样品充分冷却。最终，离心机的制造和操作成本应保持在尽可能低的水平。
[0005]所述解决方案通过根据本专利技术的离心机和方法来实现。优选的发展在优选实施方式中指定。
[0006]具体地，所述解决方案是在开头提到的通用类型的离心机，具体地是实验室离心机中实现的，在所述离心机中，冷却装置被设计成使用弹热效应。所述离心机具有至少一个冷却单元，所述冷却单元包括布置在反推块与冲头之间的弹热材料。冲头被设计成周期性地对弹热材料施加力，并且然后让弹热材料再次松弛。例如，这是通过冲头本身向驱动器施加力并将此力传递到弹热材料来实现的。另外，冷却装置被设计成既将来自弹热材料的热
传递到冷却剂又将来自冷却剂的热传递到弹热材料。
[0007]弹热效应描述了各种材料(通常是金属合金，还有橡胶)例如在拉伸应力或压力下可逆地改变其热容量的现象。这在弹热材料的温度变化中很明显。例如，当对弹热材料施加足够高的压力时，它们会发热。如果过量的热随后被弹热材料运送走，则弹热材料的温度在松弛时下降到低于初始温度。对应的效果会随着周期性的重复而一次又一次地发生。这样，弹热效应可以用于冷却。弹热效应本身是已知的。例如，在DE 10 2016 100 596 A1中公开了一种用于其使用的基于循环的系统。
[0008]冷却装置的至少一个冷却单元包括弹热材料和周期性地向弹热材料施加力所必需的装置。具体地，弹热材料布置在反推块与冲头之间的空间中。驱动电机向冲头施加力，所述力被传递到弹热材料。反推块进而以固定方式布置在冷却装置中并且用作邻接件。冲头和反推块两者都优选地与弹热材料直接接触。另外，冷却单元具有连接件，通过所述连接件可以使冷却剂与冷却单元的元件接触，例如与弹热材料和/或反推块接触。
[0009]另外，提供的是，冷却装置既将来自弹热材料的热传递到冷却剂又将来自冷却剂的热传递到弹热材料。具体地，冷却剂多次吸收热，一次从离心机的转子室的内部吸收热，并且当对弹热材料施加力时，它吸收至少一次释放的热。然后将对应加热的冷却剂运送到冷却器，所述冷却器通常配备有风扇并且被设计成将来自冷却剂的热传递到环境空气。因此，冷却剂在冷却器中被冷却，并且然后被运送回冷却单元。冷却剂向通过松弛冷却的弹热材料释放更多热，并且结果变得更冷。这种冷却的冷却剂进而被运送到离心机的转子室，以再次吸收来自内部的热。来自离心机的转子室的内部的热净运送到环境空气中。通过弹热材料对冷却剂的加热用于能够加热来自转子室的冷却剂，所述转子室在例如4℃的范围内，高于例如21℃的环境温度。仅这一点就可以将来自冷却剂的热传递到环境空气。
[0010]总体而言，冷却装置优选地被设计成将来自离心机的转子室的热运送到配备有风扇的冷却器，所述冷却器被设计成将热的至少一部分消散到环境空气中。根据本专利技术的优选实施例，提供的是，冷却装置具有两个冷却剂回路，冷却单元能够通过阀连接到两个冷却剂回路之一。因此，两个冷却剂回路的冷却剂没有严格地彼此分离，而是通过冷却单元进行特定的交换。两个冷却剂回路的冷却剂因此优选地是相同的冷却剂。例如，冷却装置包括介于转子室与冷却单元之间的第一冷却剂回路，所述第一冷却剂回路通常缠绕有冷却剂管线。此第一冷却剂回路被设计成在转子室处吸收热并由此对其进行冷却，然后将热运送到冷却单元并使其消散。换言之，冷却剂在冷却单元处被冷却，并且然后被冷却并被运送回转子室。另外，冷却装置例如包括介于冷却单元与冷却器之间的第二冷却剂回路。例如，冷却器被设计为气液热交换器，并且配备有确保冷却器周围的气流的风扇。此第二冷却剂回路被设计成吸收来自冷却单元的热并将所述热运送到冷却器，在所述冷却器中，热至少部分地传递到环境空气中。换言之，冷却剂在冷却器处被冷却，并且然后被进给回到冷却单元。冷却单元通过两个阀，例如两个双向阀连接到第一冷却剂回路或第二冷却剂回路。冷却单元优选地在一定阶段中连接到第二冷却剂回路，在所述阶段中，力被施加到弹热材料——并且热因此被释放——使得所释放的热从冷却剂运送到冷却器。作为回报，优选地的是，冷却单元在一定阶段中连接到第一冷却剂回路，在所述阶段中，弹热材料松弛——并在此过程中冷却——使得弹热材料吸收来自转子室的冷却剂的热并对其进行冷却。两个冷却剂回路可以以使得冷却剂在相同的方向上流过冷却单元，而不管冷却单元连接到哪个冷却剂回
路的方式设计。可替代地，也可以提供，冷却剂在两个冷却剂回路中以相反的方向流过冷却单元。
[0011]在本专利技术的优选实施例中，提供至少一个泵，所述至少一个泵在两个冷却剂回路中输送冷却剂。例如，为每个冷却剂回路提供一个泵，即总共两个泵。在每种情况下，一个泵输送冷却剂回路的冷却剂。具体地，泵与将冷却单元连接到冷却剂回路的阀的切换间隔同步。由于在给定时间点仅来自两个冷却剂回路之一的冷却剂流过冷却单元，因此在此时间点仅操作冷却单元所连接的对应冷却剂回路的泵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离心机，具体地是实验室离心机(1)，所述离心机包括：－转子(16)，所述转子可旋转地安装在转子室(14)的内部(141)中并且被设计成容纳样品容器；－驱动电机(17)，所述驱动电机用于使所述转子(16)旋转；以及－冷却装置(18)，所述冷却装置被设计成通过冷却剂消散来自所述转子室(14)的所述内部(141)的热，所述离心机的特征在于，所述冷却装置(18)被设计成使用弹热效应并且具有至少一个冷却单元(2)，所述至少一个冷却单元包括布置在反推块(20)与冲头(21)之间的弹热材料(22)，所述冲头(21)被设计成周期性地向所述弹热材料(22)施加力(F)并且然后使所述弹热材料(22)再次松弛，所述冷却装置(18)被设计既将来自所述弹热材料(22)的热传递到所述冷却剂又将来自所述冷却剂的热传递到所述弹热材料(22)，其中所述冷却装置(18)包括冷却组(3)，所述冷却组具有串联连接的多个冷却单元(2)，所述冷却单元(2)以使得旋转偏心轮(30)能连续向所述冷却单元的所述冲头(21)施加力(F)的方式布置和设计，并且其中所述偏心轮(30)具有偏心旋转轴(31)，所述偏心旋转轴被能相对于所述轴(31)旋转的套筒(34)围绕。2.根据权利要求1所述的离心机(1)，其特征在于，所述冷却装置(18)具有两个冷却剂回路(A，B)，所述冷却单元(2)能通过阀(184，185)连接到所述两个冷却剂回路(A，B)之一。3.根据权利要求2所述的离心机(1)，其特征在于，设置了至少一个泵(183)，所述至少一个泵在两个冷却剂回路(A，B)中输送所述冷却剂，优选地存在用于两个冷却剂回路(A，B)的单个泵(183)。4.根据权利要求2所述的离心机(1)，其特征在于，所述两个冷却剂回路(A，B)中的每个冷却剂回路包括热管(186)，并且所述冷却剂在所述冷却剂回路(A，B)中仅被动地运送。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的离心机(1)，其特征在于，所述冷却装置(18)包括以下特征中的至少一个特征：－所述冷却装置(18)具有串联连接的多个冷却单元(2)，－所述反推块(20)和所述冲头(21)被设计成周期性地向所述弹热材料(22)施加压力，－所述弹热材料(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：赛默电子LED有限公司，
类型：发明
国别省市：