DE20310654U1

DE20310654U1 - Laborgerät mit Gleitfußlagerung

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Publication number: DE20310654U1
Application number: DE20310654U
Authority: DE
Original assignee: Retsch GmbH
Current assignee: Retsch GmbH
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2013-07-12
Also published as: JP2005061623A; RU2004121111A; GB2403787A; GB0415218D0; US20050006506A1; GB2403787B; FR2857277A1

Description

Dr. Thomas U. Becker *· ** Rp^kdr /fPiN*^iTllpr European Patent Attorneys

Dr. Karl-Ernst Müller '. I · ^GL·^«!. <J^ IViqiltSf European Trademark Attorneys

Kai Berkenbrink · Patentanwälte··* Diplomingenieure

Anmelderin: _{10- Jtjli 2}003

Retsch GmbH & Co. KG
Rheinische Straße 36

42781 Haan RET 26677 si29

Laborgerät mit Gleitfußlagerung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Laborgerät mit einer von einem Antrieb angetriebenen und bei ihrem Betrieb eine Unwucht erzeugenden Arbeitseinrichtung. Insbesondere bei der Aufbereitung von Proben im Labormaßstab können derartige Laborgeräte zum Einsatz kommen, wobei als Beispiel hierfür eine Planetenmühle genannt sein soll, wie sie in der DE 197 12 905 Al beschrieben ist. Daher sind die bei derartigen Laborgeräten auftretende Problematik und die zur Lösung dieser Problematik heranzuziehende Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels einer Planetenmühle dargestellt.

Eine derartige Planetenmühle weist einen Aufbau mit einer um eine Zentrumsachse drehbar gelagerten Trägereinrichtung und mit einer um eine Planetenachse drehbar zur Trägereinrichtung angeordneten und von dieser mitgenommenen Mahlbecheraufnahme für wenigstens einen in dieser eingesetzten und Mahlkörper enthaltenden Mahlbecher auf, wobei Trägereinrichtung und Mahlbecheraufnahme mittels wenigstens eines

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Antriebes angetrieben und der Trägereinrichtung eine verstellbare Massenausgleichsvorrichtung zugeordnet ist.

Bei einer derartigen, in der DE 197 12 905 Al beschriebenen Planetenmühle ist zur Erzielung eines glatten Rundlaufes bereits eine Massenausgleichsvorrichtung mit einem Gegengewicht vorgesehen, welches an einer Schiene verstellbar ist, um die beispielsweise mit dem Einsatz unterschiedlich großer Mahlbecher verbundenen unterschiedlichen Massenkräfte kompensieren zu können. Es findet sich in dieser Schrift ferner ein Hinweis darauf, dass entsprechend der Veränderung der Höhenlage des Massenschwerpunktes bei Mahlbechern unterschiedlicher Größe auch eine Anpassung der Höhenlage des Massenschwerpunktes der Massenausgleichsvorrichtung möglich sein soll. Mit dieser Maßnahme ist grundsätzlich bei mittleren Drehzahlbereichen bekannter Planetenmühlen ein ausreichender Massenausgleich möglich.

Jedoch bewirken bei Planetenmühlen mit darin enthaltenen Mahlkörpern gegenläufige Drehbewegungen der Mahlbecher zu der sich ebenfalls drehenden Trägereinrichtung, dass die Mahlkörper in den Mahlbechern zunächst durch die auf sie wirkenden Fliehkräfte von der Mahlbecherwand in Mahlbecherdrehrichtung mitgenommen werden; dabei kommt es zu Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Mahlkörpern und Mahlbecherwand, so dass eine entsprechend starke Reibung auf die dazwischen liegenden Mahlgutpartikel ausgeübt wird. Aufgrund der bei weiter fortschreitender Drehbewegung auf die Mahlkörper einwirkenden Corioliskräfte lösen sich die Mahlkörper von der Mahlbecherwand. Die Mahlkörper bewegen sich durch den Mahlbecher und treffen mit erheblicher Schlagenergie im Bereich der gegenüberliegenden Mahlbecherwand auf das Mahlgut. Insbesondere bei großen Mahlbechern und/oder größeren Durchmessern der Mahlkörper kommt es somit zu laufend sich ändernden Ungleichförmigkeiten der Mahlkörpermassenverteilung im Mahlbecher, die

insbesondere bei den heute üblichen hohen Drehzahlen moderner Hochleistungsmühlen mit der bekannten Massenaüsgleichsvorrichtung nicht mehr beherrschbar sind.

Diese auftretenden Ungleichförmigkeiten wirken sich insbesondere bei als Tischmodell ausgeführten Planetenmühlen nachteilig aus. Tische bilden mit ihren vertikal angesetzten Beinen und der auf ihrer Tischplatte abgestellten Planetenmühle ein Feder-Masse-System, welches durch die auftretenden freien Massenkräfte in Abhängigkeit von der Drehzahl der Mühle in Eigenfrequenz zu erheblichen Schwingungen angeregt wird. Die somit auftretenden Labortisch-Schwingungen können dazu führen, dass benachbarte Laborgeräte auf den Tischen in ihrer Funktion beeinträchtigt werden oder je nach der Oberflächenbeschaffenheit der Tischplatte sich die gesamte Planetenmühle selbsttätig über den Tisch bewegt. Diese möglichen Bewegungen der Mühlen bergen erhebliche Sicherheitsrisiken, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass derartige Mühlen mit vorwählbaren Startzeitpunkten selbsttätig ohne Aufsicht anlaufen können sollen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Laborgerät mit den gattungsgemäßen Merkmalen auftretende Masseschwingungen auszutarieren und einen ruhigen Stand des Laborgeräts einzurichten.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass zwischen dem Antrieb und der Aufstandsfläche des Laborgeräts wenigstes eine lediglich Bewegungen in der horizontalen, parallel zur Aufstandsfläche verlaufenden Ebene zulassende Gleitvorrichtung eingeschaltet ist. Der

Erfindungsgedanke richtet sich somit darauf, bei der Aufstellung des Laborgeräts ausschließlich horizontale Gleitbewegungen zuzulassen, weil die Anordnung von beispielsweise auch in der vertikalen federnden Elementen zur Entstehung von neuen Feder-Masse-Systemen führen würde, die den beschriebenen Nachteil nicht beseitigen, sondern sogar verstärken können. Da erfindungsgemäß das Laborgerät aufgrund der eingeschalteten Gleitvorrichtung bzw. der Gleitvorrichtungen in der horizontalen Ebene frei beweglich ist, kommt es zu Kreisschwingungen des Laborgeräts, deren Radius sich beispielsweise bei der als Ausführungsbeispiel genannten Planetenmühle proportional dem Wirkradius der Unwuchtmasse multipliziert mit dem Verhältnis von Unwuchtmasse zu Maschinenmasse verhält. Da die Maschinenmasse viel größer ist, als es die Unwuchtmasse selbst bei ungenauer Einstellung der Ausgleichsmasse werden kann, kommt es nur zu kleinen Schwingbewegungen der Planetenmühle, wobei die dabei von der Mühle auf den Tisch übertragenen Kräfte nahezu gleich Null bzw. in der Größenordnung der entstehenden Reibungskräfte sind.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb auf einer innerhalb des Gehäuses des Laborgeräts beweglich angeordneten Platte befestigt und die wenigstens eine Gleitvorrichtung zwischen der Platte und einem tragenden Gehäuseteil angeordnet ist; hierbei findet also die Aufnahme der durch die Unwuchtmasse verursachten Kräfte bereits innerhalb des Gehäuses des Laborgeräts statt.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass in jedem der Standfüße des Gehäuses eine Gleitvorrichtung integriert ist; hierbei sind die Standfüße des Gehäuses jeweils zur Aufnahme der Unwuchtkräfte eingerichtet.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gleitvorrichtung aus einer in einem Gehäuse des Standfußes horizontal beweglich angeordneten und an dem

Gehäuse gehalterten Gleitplatte besteht. Entsprechend kann also die Gleitplatte entweder die den Antrieb tragende Platte sein oder aber es sind entsprechende Gleitplatten als Träger des Gehäusebodens im Rahmen der Standfüße des Gehäuses ausgebildet.

Soweit die Gleitvorrichtung in einem Standfuß ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass zur Halterung der Gleitplatte an dem Gehäuse zwischen Gleitplatte und Gehäuse ein aus einem elastischen Material bestehendes Halteelement angeordnet und jeweils mit dem Gehäuse und der Gleitplatte fest verbunden ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Halteelement die Gleitplatte mit Vorspannung an dem Gehäuse festlegt, so dass die einzelnen Teile des Standfußes mit Gleitvorrichtung zusammengehalten sind.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Halteelement stabförmig mit der Möglichkeit einer seitlichen Auslenkung ausgebildet ist.

Zur Ausbildung der Gleitvorrichtung ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse topfförmig mit einer mittleren Ausnehmung zur Aufnahme des Halteelementes ausgebildet ist, wobei die Seitenwände des Gehäuses in ihrem oberen, der Gleitplatte zugewandten Bereich mit einer Aufnahme für die Gleitplatte lagernde Gleitelemente versehen sind.

In einer ersten Ausführungsform kann dabei vorgesehen sein, dass die Gleitelemente aus in der Aufnahme angeordneten Lagerkugeln bestehen derart, dass die Gleitplatte an dem Gehäuse kugelgelagert ist.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Gleitelemente aus einer in der Aufnahme des Gehäuses angeordneten, ringförmig ausbildeten

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Gleitscheibe bestehen, wobei nach einem Ausführungsbeispiel die Gleitscheibe aus Teflon bestehen kann.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitplatte an ihrer dem Gehäuse zugewandten Unterseite mit einem in die Ausnehmung vorstehenden und das Haltelement umfassenden Ansatz versehen ist und auf dem äußeren Umfang des Ansatzes ein Anschlagring zur Begrenzung der horizontalen Gleitbewegung der Gleitplatte gegenüber dem Gehäuse angeordnet ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung in besonders geeigneter Weise auf eine Planetenmühle anzuwenden, wobei die Planetenmühle mittels wenigstens eines Antriebes angetrieben und der Trägereinrichtung eine verstellbare Massenausgleichsvorrichtung zugeordnet ist.

Gleichermaßen kann aber auch vorgesehen sein, daß das erfindungsgemäß ausgerüstete Laborgerät als Scheibenschwingmühle oder als Zentrifuge ausgebildet ist; die Anwendung des Erfindungsgedankens ist aber auf die vorgenannten Laborgeräte nicht beschränkt, vielmehr sind auch weitere Laborgeräte unter Anwendung des Erfindungsgedankens ausrüstbar.

In der Zeichnung sind in Anwendung auf eine Planetenmühle als Laborgerät Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Planetenmühle in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 einen mit einer Gleitvorrichtung versehenen Gehäuse-Standfuß in einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 3 den Gegenstand der Figur 2 in einer anderen Ausführungsform.

Ein Gehäuse 10 einer Planetenmühle weist ein Bedienteil 11 auf; in dem an das Bedienteil 11 anschließenden Bereich ist eine Trägereinrichtung angeordnet, die eine Zentrumsachse 13 umgibt. Die Trägereinrichtung 12 ist mittels einer ebenfalls an der Zentrumsachse 13 drehbar gelagerten Antriebsscheibe 50 in Drehung zu versetzen, wobei die Antriebsscheibe über einen an ihrem Umfang angreifenden Keilriemen 51 mittels eines auf einer Bodenplatte 29 des Gehäuses befestigten, in der Darstellung der Figur 1 jedoch nicht sichtbaren Antriebsmotors antreibbar ist.

Exzentrisch zur Zentrumsachse 13 ist auf der Trägereinrichtung 12 eine um eine Planetenachse 40 mittels einer zugeordneten Übersetzung 14 von der Antriebsscheibe 50 angetrieben drehbare Mahlbecheraufnahme 15 angeordnet, die einen besonders gestalteten Bodenbereich 16 zur Aufnahme eines Mahlbechers 20 aufweist; dieser Bodenbereich hat einen inneren Durchmesserbereich 17 mit einem kleineren Durchmesser und einem äußeren Durchmesserbereich 18 mit einem größeren Durchmesser, wobei zwischen den beiden Durchmesserbereichen 17, 18 eine konische Stützfläche 19 angeordnet ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Mahlbecher 20 einen der Ausgestaltung des Bodenbereichs 16 der Mahlbecheraufnahme 15 angepassten Boden, so dass der Mahlbecher 20 in die Mahlbecheraufnahme 15 formschlüssig eingesetzt und aufgenommen ist.

Die Spanngestaltung zur Festlegung des Mahlbechers 20 besteht aus einer sich durch einen Bügel 23 erstreckenden Feststellspindel 22, die auf dem Deckel 21 des Mahlbechers 20 drückt. Der Bügel 23 greift mit seitlichen Armen in Ausnehmungen 25 der Mahlbecherhalterung 24 ein, die somit das Widerlager für die Spannvorrichtung bildet. Durch das Anziehen der

Feststellspindel 22 wird der Mahlbecher 20 in der Mahlbecheraufnahme eingespannt.

Auf der bezüglich der Zentrumsachse 13 gegenüberliegenden Seite ist eine Massenausgleichsvorrichtung 26 angeordnet, die aus einem an einem Führungskörper 27 verschiebbar geführten Gegengewicht 28 besteht. Der Führungskörper 27 ist als das Gegengewicht 28 führende Schiene im Winkel zur Drehebene der Trägereinrichtung 12 von der Zentrumsachse nach außen ansteigend angeordnet derart, dass sich der Abstand des Schwerpunktes des Gegengewichtes 28 von der Drehebene der Trägereinrichtung 12 bei Verschiebung des Gegengewichts 28 ändert.

Wie sich aus den Figuren 2 und 3 im Einzelnen ergibt, ist jeweils in den in Figur 1 mit 30 bezeichneten Standfuß des Gehäuses 10 der Planetenmühle eine entsprechende Gleitvorrichtung integriert. Hierzu besteht der Standfuß 30 aus einem Gehäuse 31, welches auf einem auf der Aufstandsfläche für das Gehäuse 10 ruhenden Stützteilen 32 auflagert. Das Gehäuse 31 ist topfförmig mit einer zentralen Ausnehmung 33 versehen, und in dem oberen Bereich der Seitenwände 34 des Gehäuses bilden die Seitenwände 34 eine U-förmige Aufnahme 35 zur Aufnahme entsprechender Gleitelemente aus, die bei dem in Figur 2 dargestellten Beispiel aus Gleitkugeln 36 bestehen. Auf den Gleitkugeln 36 lagert eine Gleitplatte 37 auf, die entsprechend Figur 1 in geeigneter Weise mit der Bodenplatte 29 des Gehäuses 10 jeweils verbunden ist; es versteht sich, dass die Bodenplatte 29 des Gehäuses 10 auf mehrere derartiger Gleitplatten 37 als Bestandteil von mehreren Standfüßen 30 ruht.

Zur Halterung der Gleitplatte 37 an dem Gehäuse 31 ist in der Ausnehmung 33 zwischen Gleitplatte 37 und Gehäuse 31 ein aus einem elastischen Material, beispielsweise einem Gummi bestehenden

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Haltelement 38 angeordnet und jeweils über eine Einspannung 39 mit dem Boden des Gehäuses 31 und über eine Einspannung 41 mit der Gleitplatte 37 fest verbunden. Aufgrund der festen Verbindung des Halteelementes 38 mit dem Gehäuse 31 und der Gleitplatte 37 ist es möglich, die Teile mit einer gewissen Vorspannung gegeneinander festzulegen, um eine reibungslose Funktion zu gewährleisten. Das Halteelement 38 ist deswegen aus einem federnd-elastischen Material ausgebildet, um bei einer seitlichen Auslenkung der Gleitplatte 37 gegenüber dem Gehäuse 31 eine gewisse Rückstellkraft in die Mittelposition aufzubringen; soweit dabei Feder-Masse-Kräfte auftreten, sind diese zu vernachlässigen.

Die Gleitplatte 37 umschließt mit einem an ihrer Unterseite ausgebildeten Ansatz 42 das Halteelement 38 und sorgt damit für eine zusätzliche Stabilität; auf dem äußeren Umfang des Ansatzes 42 ist ein Anschlagring 43, beispielsweise aus Teflon vorgesehen, um die seitlichen Bewegungen der Gleitplatte 37 gegenüber dem Gehäuse 31 zu begrenzen. Insgesamt reicht erfahrungsgemäß ein seitlicher Verschiebungsweg von etwa 1 bis 3 mm bei heute üblichen Mühlenausgestaltungen aus.

Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor zu Figur 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass in der Aufnahme 35 im Gegensatz zu der in Figur 2 dargestellten Kugellagerung eine aus Teflon bestehende Gleitscheibe 45 eingesetzt ist, auf der die Gleitplatte 37 auflagert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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Claims

1. Laborgerät mit einer von einem Antrieb angetriebenen und bei ihrem Betrieb eine Unwucht erzeugenden Arbeitseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antrieb der Arbeitseinrichtung und der Aufstandsfläche des Laborgeräts wenigstens eine lediglich Bewegungen in der horizontalen, parallel zur Aufstandsfläche verlaufenden Ebene zulassende Gleitvorrichtung (37) eingeschaltet ist.

2. Laborgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb auf einer innerhalb des Gehäuses (10) des Laborgeräts beweglich angeordneten Platte (29) befestigt und die wenigstens eine Gleitvorrichtung (37) zwischen der Platte (29) und einem tragenden Gehäuseteil angeordnet ist.

3. Laborgerät nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse des Laborgeräts mittels einzelner Standfüße auf der Aufstandsfläche steht, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Standfüße (30) des Gehäuses (10) eine Gleitvorrichtung (37) integriert ist.

4. Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitvorrichtung aus einer in einem Gehäuse (31) des Standfußes (30) horizontal beweglich angeordneten und an dem Gehäuse (31) gehalterten Gleitplatte (37) besteht.

5. Laborgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Halterung der Gleitplatte (37) an dem Gehäuse (31) zwischen Gleitplatte (37) und Gehäuse (31) ein aus einem elastischen Material bestehendes Halteelement (38) angeordnet und jeweils mit dem Gehäuse (31) und der Gleitplatte (37) fest verbunden ist.

6. Laborgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (38) die Gleitplatte (37) mit Vorspannung an dem Gehäuse (31) festlegt.

7. Laborgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (38) stabförmig mit der Möglichkeit einer seitlichen Auslenkung ausgebildet ist.

8. Laborgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (31) topfförmig mit einer mittleren Ausnehmung (33) zur Aufnahme des Halteelementes (38) ausgebildet ist, wobei die Seitenwände (34) des Gehäuses (31) in ihrem oberen, der Gleitplatte (37) zugewandten Bereich mit einer Aufnahme (35) für die Gleitplatte (37) lagernde Gleitelemente (36, 45) versehen sind.

9. Laborgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente aus in der Aufnahme (35) angeordneten Lagerkugeln (36) bestehen derart, dass die Gleitplatte (37) an dem Gehäuse (31) kugelgelagert ist.

10. Laborgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente aus einer in der Aufnahme (35) des Gehäuses (31) angeordneten, ringförmig ausbildeten Gleitscheibe (45) bestehen.

11. Laborgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitscheibe (45) aus Teflon besteht.

12. Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches als Planetenmühle mit einer um eine Zentrumsachse (13) drehbar gelagerten Trägereinrichtung (12) und mit einer um eine Planetenachse (40) drehbar zur Trägereinrichtung (12) angeordneten und von dieser mitgenommenen Mahlbechaufnahme (15) für wenigstens einen in dieser eingesetzten und Mahlkörper enthaltenden Mahlbecher (20) ausgebildet ist, wobei Trägereinrichtung (12) und Mahlbecheraufnahme (15) mittels wenigstens eines Antriebes (50, 51) angetrieben und der Trägereinrichtung (12) eine verstellbare Massenausgleichsvorrichtung (26) zugeordnet ist.

13. Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches als Scheibenschwingmühle ausgebildet ist.

14. Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches als Zentrifuge ausgebildet ist.