阅读说明：本技术 一种离心机 (Centrifugal machine ) 是由 李键辉 甘信元 滕培坤 李正生 杨霆 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：离心机包括与电机连接的驱动头和可拆卸地安装在驱动头上的转子；转子包括沿转子安装方向竖直延伸的解锁元件和转子内芯,解锁元件下端形成有圆锥端部,其直径沿转子安装方向逐渐增大；转子内芯套设在解锁元件外侧并可沿其滑动,转子内芯包括对称设置且可相向旋转的第一、第二锁紧元件；驱动头包括：至少三个环绕且均匀分布在驱动头底面上的限位凹槽；转子内芯相对于解锁元件向下移动,圆锥端部伸入至第一、第二锁紧元件之间使其向内旋转缩入转子内芯中；第一、第二驱动轴可操作地伸入至任意两个限位凹槽中,圆锥端部自第一、第二锁紧元件之间退出使其向外旋转凸出于转子内芯,第一、第二锁紧元件与驱动头卡接。此离心机可以实现转子的快速安装。(The centrifugal machine comprises a driving head connected with a motor and a rotor detachably arranged on the driving head; the rotor comprises an unlocking element and a rotor inner core, wherein the unlocking element and the rotor inner core vertically extend along the mounting direction of the rotor; the rotor inner core is sleeved on the outer side of the unlocking element and can slide along the unlocking element, and the rotor inner core comprises a first locking element and a second locking element which are symmetrically arranged and can rotate oppositely; the drive head includes: at least three limiting grooves which are circumferentially and uniformly distributed on the bottom surface of the driving head; the rotor inner core moves downwards relative to the unlocking element, and the conical end part extends into the space between the first locking element and the second locking element to enable the first locking element and the second locking element to rotate inwards and retract into the rotor inner core; the first driving shaft and the second driving shaft can operatively extend into any two limiting grooves, the conical end part retreats from between the first locking element and the second locking element to enable the conical end part to rotate outwards and protrude out of the inner core of the rotor, and the first locking element and the second locking element are connected with the driving head in a clamping mode. The centrifuge can realize the rapid installation of the rotor.)

一种离心机

技术领域

本发明属于离心机技术领域，尤其涉及一种离心机。

背景技术

离心机转子安装于离心机上。这种离心机主要应用于实验室中进行医学、药学、生物学和化学等领域的研究，以利用质量惯性分离样品的组分。离心机的转子需要高速旋转，转子上通过不同的方式设置样品容器，待离心的样品存储在样品容器中并进行旋转。转子由电机驱动旋转。

为处理不同的分析样品，满足不同实验的要求。转子需要经常拆卸。现有技术中设计转子可以通过特定的卡接结构与电机转轴连接，并实现转子的自锁。这种卡接结构主要分为两个部分，即形成在转子上的安装套筒,以及形成在驱动头上的两个垂直延伸的销形式的连接元件和设置在驱动头上的耦合元件，如中国专利申请（CN102176975B）中所公开的方案：“如果转子要与驱动头连接，则使转子从上向下朝驱动头的方向运动。这里安装在转子上的套筒以其截锥面触碰到耦合元件相应的外部边缘，耦合元件分别通过压簧由止挡向前顶压。通过将套筒以其截锥面下降到各边缘上，耦合元件这样偏转，使相应的外部边缘与驱动头的表面线重叠。在此每个耦合元件的伸长的部分在旋转轴线的方向上克服压簧的弹簧力偏转。如果转子要从套筒上拆卸下，则需要通过弹性预紧的按键使得一个操作元件沿旋转轴线垂直向下运动，操作元件具有锥形的端部，端部作用在耦合元件的耦合齿上，锥形端部施加垂直于旋转轴线的力，由此耦合元件能一直偏转到外部边缘重新与母线重叠或者甚至仍继续向到驱动头内移动，此时可以重新向上拉动转子并将其从驱动头上拆下。”

这种结构虽然可以实现转子和电机的连接并实现自锁，但存在以下问题，第一，用户在安装转子时，必须保证转子上的凹口和销形式的连接元件对正，否则无法实现安装；第二，解锁拆卸需要依赖操作元件的按键，用户在取下转子时必须进行手动操作；第三，连接元件和耦合元件均设置在驱动头上，耦合元件的偏转由转子套筒的截锥面的挤压实现，转子整体的重量大，而耦合元件通过压簧确定其工作位置，在多次更换后。容易发生变形。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的上述问题，设计并提供一种离心机。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种离心机，包括：驱动头，所述驱动头与电机连接；和转子，所述转子可拆卸地安装在所述驱动头上;所述转子包括：解锁元件，所述解锁元件沿转子安装方向竖直延伸，所述解锁元件的下端形成有圆锥端部，所述圆锥端部的直径沿转子安装方向逐渐增大；和转子内芯，所述转子内芯套设在所述解锁元件外侧，所述转子内芯可沿所述解锁元件滑动，所述转子内芯包括对称设置且可相向旋转的第一锁紧元件和第二锁紧元件，其中所述第一锁紧元件套设在第一驱动轴外侧，所述第二锁紧元件套设在第二驱动轴外侧；所述驱动头包括：至少三个限位凹槽，三个限位凹槽环绕且均匀分布在所述驱动头的底面上；所述转子内芯相对于所述解锁元件向下移动，所述圆锥端部伸入至所述第一锁紧元件和第二锁紧元件之间，所述第一锁紧元件和第二锁紧元件向内旋转以缩入所述转子内芯中；所述第一驱动轴和第二驱动轴可操作地伸入至任意两个限位凹槽中，所述圆锥端部自所述第一锁紧元件和第二锁紧元件之间退出，所述第一锁紧元件和第二锁紧元件向外旋转以凸出于所述转子内芯表面，所述第一锁紧元件与第二锁紧元件与所述驱动头卡接。

进一步的，所述驱动头还包括：限位部，所述限位部形成在所述驱动头的上端并沿所述驱动头的径向向内延伸；凸出于所述转子内芯表面的第一锁紧元件和第二锁紧元件抵靠在所述限位部的下端面上。

进一步的，还包括：转子本体，所述转子本体套设在所述转子内芯外侧，所述转子本体上形成有多个环绕且均匀分布的承载体；所述转子本体和转子内芯共同围成用于容纳所述驱动头的内部空腔。

进一步的，还包括：连接套筒，所述连接套筒套设在所述解锁元件外侧，所述连接套筒可沿所述解锁元件滑动；所述连接套筒、转子本体和转子内芯固定连接。

进一步的，所述转子内芯包括：连接端板，所述连接端板自所述转子内芯的外周面沿所述转子内芯的径向向外水平延伸，所述连接端板嵌入至所述转子本体中，所述连接端板的上表面与所述转子本体的上端面平齐，所述连接套筒部分套设在所述转子内芯外侧，所述连接套筒的下端面与所述连接端板的上表面接触。

进一步的，所述解锁元件还包括：环形限位部，所述环形限位部自所述解锁元件的外周面沿所述解锁元件的径向向外水平延伸；还包括：第一弹簧，所述第一弹簧套设在所述解锁元件上；所述连接套筒套设在所述第一弹簧外侧，所述连接套筒与第一弹簧的上端接触，所述第一弹簧的下端与所述环形限位部的上端面接触。

进一步的，还包括：手柄，所述手柄与所述解锁元件的上端可拆卸的固定连接。

进一步的，所述转子内芯上还设置有第一限位卡槽和第二限位卡槽；当所述圆锥端部伸入至所述第一锁紧元件和第二锁紧元件之间时，所述第一锁紧元件和第二锁紧元件向内旋转以缩入所述第一限位卡槽和第二限位卡槽中；当所述圆锥端部自所述第一锁紧元件和第二锁紧元件之间退出时，所述第一锁紧元件和第二锁紧元件向外旋转以自所述第一限位卡槽和第二限位卡槽中向外伸出。

进一步的，还包括：第一固定块，所述第一固定块固定设置在所述转子内芯中，所述第一固定块通过第二弹簧连接所述第一锁紧元件；第二固定块，所述第二固定块固定设置在所述转子内芯中，所述第二固定块通过第三弹簧连接所述第二锁紧元件；当所述圆锥端部自所述第一锁紧元件和第二锁紧元件之间退出时，所述第二弹簧和第三弹簧处于未压缩状态，所述第一锁紧元件和第二锁紧元件自所述第一限位卡槽和第二限位卡槽中向外伸出。

进一步的，所述限位凹槽的两端具有圆弧端部；所述第一驱动轴和第二驱动轴可操作地伸入至任意两个限位凹槽中并分别抵靠在两个限位凹槽的圆弧端部上。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

在本发明所公开的离心机中，当用户需要安装或者取下转子时，仅仅需要向上拉动解锁元件，即可以自动完成锁定或者解锁，无需额外进行操作，也无需设计按钮等相关部件，第一驱动轴和第二驱动轴可以伸入至任意两个相邻的限位凹槽中，因此无需进行对正，从而可以快速地提高拆装效率，而且，第一锁紧元件和第二锁紧元件的驱动由设计在内部的圆锥端部实现，相比于转子整体下压形成的偏转，第一锁紧元件和第二锁紧元件不容易造成移位和损坏。

结合附图阅读本发明的

具体实施方式

后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明所公开的离心机一种具体实施例的结构示意图，其中圆锥端部伸入至第一锁紧元件和第二锁紧元件之间；

图2为本发明所公开的离心机的结构示意图，其中圆锥端部自第一锁紧元件和第二锁紧元件之间退出；

图3为图2的剖视图；

图4为本发明所公开的离心机中转子一种视角的结构示意图；

图5为本发明所公开的离心机中转子另一种视角的结构示意图；

图6为本发明所公开的离心机中驱动头的结构示意图；

图7为本发明所公开的离心机中解锁元件的结构示意图；

图8为本发明所公开的离心机中解锁元件、第一锁紧元件、第二锁紧元件的装配关系示意图；

图9为本发明所公开的离心机中转子内芯的内部结构俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

针对现有技术中离心机所存在的以上三个问题，本发明设计并提供一种离心机。离心机包括驱动头1，驱动头1与电机3连接，以提供离心机转动的动力。转子2可拆卸地安装在驱动头1上。与现有技术完全不同，在本发明的一种实施例中，特别对驱动头1和转子2进行了全新设计。如图1至图3所示，转子2包括解锁元件1和转子内芯22。解锁元件1沿转子2安装方向竖直延伸，解锁元件1的下端形成有圆锥端部37。圆锥端部37的直径沿转子2安装方向逐渐增大。转子内芯22套设在解锁元件1外侧，转子内芯22可沿解锁元件1滑动。转子内芯22包括对称设置且可相向旋转的第一锁紧元件23和第二锁紧元件24，其中第一锁紧元件23套设在第一驱动轴25外侧，第二锁紧元件24套设在第二驱动轴26外侧。如图6所示，驱动头1则特别设计有三个限位凹槽11，三个限位凹槽11环绕且均匀分布在驱动头1的底面上，任意两个限位凹槽11相邻。

在将转子2安装在驱动头1或者将转子2从驱动头1上拆卸下时，解锁元件1和转子内芯22可以处于不同的位置，圆锥端部37可以伸入至第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间，或者可以从第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间伸出，第一锁紧元件23进一步即可以伸出转子内芯22的表面或者缩回至转子内芯22中，从而实现转子2的锁定。如图1所示，当需要安装转子2时，受到重力的作用，转子内芯22相对于解锁元件1向下移动，圆锥端部37伸入至第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间，受到圆锥端部37外表面的挤压，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24向内旋转以缩入转子内芯22中。转子内芯22的直径处于最小状态，转子内芯22可以伸入至驱动头1中。由于驱动头1的底面上的三个限位凹槽11环绕且相邻设置，第一驱动轴25和第二驱动轴26可操作地伸入至任意两个限位凹槽11中，用户无需进行对正操作。随后，如图2和图3所示，圆锥端部37自第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间退出，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24向外旋转以凸出于转子内芯22表面，第一锁紧元件23与第二锁紧元件24与驱动头1卡接。当需要拆卸转子2时，向上拉动解锁元件1，转子内芯22在此相对于解锁元件1向下移动，圆锥端部37再次伸入至第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24再次向内旋转以缩入转子内芯22中，转子内芯22可以从驱动头1上取下。

在本发明所公开的离心机中，当用户需要安装或者取下转子2时，仅仅需要向上拉动解锁元件1，即可以自动完成锁定或者解锁，无需额外进行操作，也无需设计按钮等相关部件，第一驱动轴25和第二驱动轴26可以伸入至任意两个相邻的限位凹槽11中，因此无需进行对正，从而可以快速地提高拆装效率，而且，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24的驱动由设计在内部的圆锥端部37实现，相比于转子2整体下压形成的偏转，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24不容易造成移位和损坏。

在一些可选的实施方式中，当第一锁紧元件23与第二锁紧元件24伸入至驱动头1中时，可以与形成在驱动头1内壁上的卡槽配合，实现锁紧。但这种情况下，所需要的制造精度更高。一种通用性更好的方式如图6所示，在驱动头1上还特别设计有限位部12。从整体上看，整个驱动头1设计为中空的圆柱形，如图1至图3所示，装配时，转子内芯22的部分，即第一锁紧元件23、第一驱动轴25、第二锁紧元件24和第二驱动轴26将伸入至驱动头1的中空部分。其中，限位部12优选为形成在驱动头1上端并沿驱动头1的径向向内延伸，锁紧时，凸出于转子内芯22表面的第一锁紧元件23和第二锁紧元件24，即第一锁紧元件23的上表面和第二锁紧元件24的上表面抵靠在限位部12的下端面上。第一锁紧元件23和第二锁紧元件24的外端均优选设计为弧形且与驱动头1的内壁弧线匹配，保证良好的锁合效果。驱动头1中每一个限位凹槽11的形状也进行了特别设计，限位凹槽11整体呈弧形，特别是其两端具有圆弧端部13，圆弧端部13的弧面设计与第一驱动轴25和第二驱动轴26的圆周面弧度相同，竖直伸入至限位凹槽11中的第一驱动轴25和第二驱动轴26可以沿限位凹槽11滑动并最终抵靠在两个限位凹槽11的圆弧端部13上。使得第一驱动轴25和第二驱动轴26旋转时可以克服径向滑动，结构更为稳定。当第一锁紧元件23的上表面和第二锁紧元件24的上表面抵靠在限位部12的下端面上时，圆锥端部37优选和驱动头1的底面之间形成一定的间隙，以避免解锁元件1不必要地向上移动使得第一锁紧元件23和第二锁紧元件24受到不必要的外力，降低使用寿命。

如图3至图5所示，转子本体27则套设在转子内芯22外侧。转子本体27上形成有多个环绕且均匀分布的承载体28。承载体28可以以各种不同的形式连接用于容纳离心试剂的容器，如试管、移液管等等。在本发明中，转子本体27和转子内芯22共同围成用于容纳驱动头1的内部空腔38。安装状态下，转子本体27的内壁与驱动头1的外壁接触。转子本体27和转子内芯22可以作为一个整体沿解锁元件1移动。移动后的复位可以采用不同的机械方式实现，最优选的设计为利用弹簧的恢复力实现。如图所示，在解锁元件1的外侧还设置有连接套筒29。连接套筒29同样设计为可沿解锁元件1滑动。连接套筒29设计在转子内芯22的上方。连接套筒29主要用于挤压弹簧，对应的，在解锁元件1上还设置有环形限位部32。环形限位部32自解锁元件1的外周面沿解锁元件1的径向向外水平延伸。第一弹簧33套设在解锁元件1上，连接套筒29套设在第一弹簧33的外侧，连接套筒29与第一弹簧33的上端接触，第一弹簧33的下端与环形限位部32的上端面接触。连接套筒29随转子内芯22和转子本体27一起沿解锁元件1上下移动，以在向下时挤压弹簧，并由弹簧的恢复力使之恢复到初始位置。

连接套筒29、转子内芯22，尤其是转子内芯22的外壳和转子本体27固定连接。在一些可选的方式中， 连接套筒29、转子内芯22的外壳以及转子本体27也可以采用3D打印的方式一体成型。但优选的，尤其是考虑维护的需求，转子内芯22还优选设计有连接端板30，连接端板30自转子内芯22的外周面沿转子内芯22的径向向外水平延伸以将转子内芯22分为视觉上的上下两个部分。连接端板30嵌入至转子本体27中，连接端板30的上表面与转子本体27的上端面平齐，连接套筒29部分套设在转子内芯22上半部分（如3中31所示）的外侧，连接套筒29的下端面与连接端板30的上表面接触。

为了便于实验人员或者机械手取用转子2，还特别设计了手柄34。手柄34与解锁元件1的上端可拆卸的固定连接，如螺纹连接。当然在一些可选的实施方式中，手柄34也可以是与解锁元件1一体成型制作，或者由3D打印制作。非安装状态下，当实验人员或者机械手提起手柄34时，作为一个整体的连接套筒29、转子内芯22和转子本体27即会由于重力的作用向下移动，第一弹簧33即受到挤压；安装状态下，当实验人员或者机械手提起手柄34时，由于第一弹簧33的下方固定在解锁元件1上，第一弹簧33的上端也会受到连接套筒29的挤压。从而保证足够的弹性恢复力。

参照图2、图7至图9对转子内芯22的内部结构进行进一步的介绍。优选在转子内芯22的外壳上开设第一限位卡槽35和第二限位卡槽36。当圆锥端部37伸入至第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间时，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24向内旋转以缩入第一限位卡槽35和第二限位卡槽36中。当圆锥端部37自第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间退出时，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24向外旋转自第一限位卡槽35和第二限位卡槽36中向外伸出。非安装状态下，优选保持第一锁紧元件23和第二锁紧元件24是向外伸出的自由状态，即转子内芯22中固定设置有第一固定块47和第二固定块49，第一固定块47通过第二弹簧48连接第一锁紧元件23，第二固定块49通过第三弹簧49连接第二锁紧元件24。当圆锥端部37自第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间退出时，第二弹簧48和第三弹簧49处于未压缩状态，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24自第一限位卡槽35和第二限位卡槽36中向外伸出保持整体自由状态。

在一种优选的结构中，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24均可以设计为类似月牙形。定义其靠近内侧的一端为近端（如图9中41、45所示），靠近外侧的一端为远端（如图9中42、46所示），与解锁元件1接触的一端为尾端（如图9中39、43所示），与第一固定块47或第二固定块49连接的一端为首端（如图9中40、44所示）。其中，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24的尾端（39、43）设计为具有部分弧面，当圆锥端部37自第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间退出时，第一锁紧元件23的尾端39和第二锁紧元件24的尾端43保持与解锁元件1的外表面相切或者存在间隙。当圆锥端部37伸入至第一锁紧元件23和第二锁紧元件24之间时，第一锁紧元件23的尾端39和第二锁紧元件24的尾端43沿与圆锥端部37的外周面的切线划过圆锥端部37的外端面，以形成在第一锁紧元件23的首端40和第二锁紧元件24的首端44的向心力，促使第一锁紧元件23和第二锁紧元件24向内偏转以缩回至转子内芯22中，第一锁紧元件23和第二锁紧元件24尾端的弧度优选设计为10至15度，圆锥端部37的锥度优选设计为40至45度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。