ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК B04B5/00 B04B7/08 

Изобретение относится к оборудованию для проведения научно-исследовательских работ в космосе.

Оно направлено на решение технической задачи, заключающейся в создании конструкций центрифуг, которые обеспечивают возможность исследований одновременно нескольких объектов, например биологических, и создание при этом различных условий протекания процессов.

Изобретение не имеет аналогов.

На фиг. 1 схематично изображена предложенная конструкция центрифуги, общий вид; на фиг. 2 - часть корпуса, вид сбоку; на фиг. 3 - узел А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 5 - узел Б на фиг. 1; на фиг. 6 - узел Д на фиг. 1; на фиг. 7 - узел В на фиг. 1; на фиг. 8 - вариант конструкции центрифуги, общий вид; на фиг. 9 - также вариант конструкции центрифуги, общий вид; на фиг. 10 - узел I на фиг. 9; на фиг. 11 - вид по стрелке А на фиг. 9; на фиг. 12 - вид по стрелке В на фиг. 9.

Центрифуга для изучения объектов в условиях невесомости (фиг. 1 и вариант конструкции на фиг. 8) включает вращающийся корпус 1, образованный продольно соединенными между собой герметичными секциями 2 для проведения в них автономных исследований, выполненными сменными и снабженными узлами 3 подвода и отвода газожидкостных компонентов, механизмами 4 балансировки, содержащими балансировочные грузы 5 с соленоидными приводами 6 для их перемещения, элементами 7 подвода электрических и измерительных линий, укрепленных на их торцевых стенках 8, установленную в опорах 9 неподвижную ось 10, выполненную из коаксиально расположенных труб 11 для подвода газожидкостных компонентов (фиг. 7), размещенные на оси с возможностью вращения распределительные кольца 12 (фиг. 3), связанные с узлами подвода и отвода газожидкостных компонентов и установленные в подшипниках 13 с манжетными уплотнениями, опорные фланцы 14 и 15, вращающиеся одновременно с указанными кольцами и прикрепленные к торцевым стенкам секций корпуса, и связанные с одним из фланцев элементы 16 привода 17 корпуса. Герметичные секции 2 (фиг. 4) стыкуются при помощи анкерных гаек 18 и болтов 19 с уплотнителями, при этом стыковочный шов герметизируется прокладками 20. Трубы 11, из которых состоит ось 10 (фиг. 7), имеют разный диаметр и длину и снабжены подводящими штуцерами 21. Элементы 7 подвода электрических линий и измерительных линий подключены к ламельному устройству 22 (фиг. 6). Каждый узел 3 подвода и отвода газожидкостных компонентов (фиг. 5) содержит патрубки 23 и 24 с фланцами 25 и 26, соединенные при помощи сильфона 27 и стяжных болтов 28 с распорными втулками 29. Ось 10 имеет канал 30 со штуцером для отбора пробы воздуха из корпуса и отверстия 31 для прохода газожидкостных компонентов, над которыми расположены распределительные кольца 12.

Центрифуга в соответствии с вариантом, изображенным на фиг. 8, снабжена механизмом устранения гироскопического эффекта от вращения корпуса, установленным соосно с последним. Это механизм представляет собой балансир 32, связанный через коническую шестерню 33, редуктор 34 и передаточный вал 35 с электродвигателем привода 17. Этот механизм может также представлять собой аналогичной конструкции центрифугу, изображенную на фиг. 1, подключенную к электродвигателю привода 17 с возможностью вращения ее корпуса в противоположном направлении.

Центрифуга в соответствии с вариантом конструкции, изображенным на фиг. 9, включает корпус 36, состоящий из герметичных сменных секций 37, размещенных между рамами 38 на направляющих 39, 40 с возможностью их перемещения по ним. Рамы 38 жестко прикреплены к опорным фланцам 41 и 42, установленным в подшипниках на неподвижной оси 43, имеющей коаксиально расположенные трубы 44 для подвода и отвода газожидкостных компонентов в секции через вращающиеся распределительные кольца 45, расположенные на оси. Распределительные кольца 45 снабжены дистанционно управляемыми замками 46 для сообщения внутренней полости каждого кольца с секцией корпуса. Центрифуга снабжена устройством для замены секций корпуса в процессе его вращения, содержащим монтажный корсет 47 с направляющими 48 и 49 для установки в нем заменяемой секции, снабженный роликами 50, взаимодействующими с кольцом 51 для вращения корсета со скоростью вращения корпуса. Кольцо 51 с собственными подвижными опорными элементами 52 устанавливается на неподвижной оси при помощи узла 53 центровки и фиксации. Привод корпуса 36 осуществляется от электродвигателя 54. Секции корпуса крепятся к опорному фланцу 42 при помощи замков 55.

Центрифуга, изображенная на фиг. 1 и 8, работает следующим образом.

В секции 2 корпуса 1 перед его вращением помещаются испытуемые объекты, например животные или биологические, и корпус приводится во вращение от электродвигателя привода 17 при помощи элементов 16, например шестерен, и фланца 15. В процессе вращения корпуса 1 испытуемые объекты могут перемещаться в секциях 2, что приведет к нарушению его балансировки. В этом случае дисбаланс устраняется путем перемещения балансировочных грузов 5 соленоидными приводами 6, управляемыми дистанционно. К испытуемым объектам в секции 2 в процессе исследований по трубам 11 неподвижной оси 10 при помощи распределительных колец 12 и узлов 3 подводится и отводится газ или жидкость, или газожидкостная смесь. К секциям 2 через элементы 7 подводится электрический ток и снимается необходимая информация. При необходимости замены или доступа к объектам испытаний корпуса 1 необходимо остановить и вынуть из него нужную секцию 2, разобрав узлы 3. В процессе исследования можно отобрать для анализа воздух из секции корпуса 1 через отверстие 30 в оси 10.

Центрифуга, изображенная на фиг. 9, работает аналогично вариантам конструкций, описанным выше. Однако согласно этому варианту в ней предусмотрена возможность замены секций 37 в процессе вращения корпуса. Для этого необходимо на торец неподвижной оси 43 установить кольцо 51 и, предварительно отцентрировав его, зафиксировать его с помощью узла 53. Находящийся на кольце 51 монтажный корсет 47 обкатывается по нему на роликах 50 до выравнивания его скорости до скорости вращения корпуса 36. После выравнивания скоростей осуществляется расфиксация замков 46, и секция 37 выводится из корпуса по направляющим 39 и 40 и устанавливается в монтажном корсете 47 на его направляющих 48 и 49. Затем прекращается вращение монтажного корсета 47 на опорном кольце 51 и из него извлекается секция 37. Установка секций 37 во вращающийся корпус производится в обратном порядке.

Предложенные конструкции центрифуг обеспечивают проведение разноплановых экспериментов в одной центрифуге с широким набором газожидкостного и электрического снабжения автономно и независимо для каждого проводимого эксперимента с заменой объектов исследования в необходимых случаях без остановки центрифуги.

Это существенно снижает стоимость и продолжительность экспериментов в космосе.

Центрифуга предназначена для изучения объектов в условиях невесомости. Предложена конструкция ее в трех вариантах. Центрифуга включает вращающийся корпус, состоящий из герметичных сменных секций для проведения в них автономных исследований, снабженных узлами подвода и отвода газожидкостных компонентов, механизмами балансировки, элементами подвода электрических и измерительных линий, и привод корпуса. Согласно одному из вариантов центрифуга снабжена механизмом устранения гироскопического эффекта от вращения корпуса, установленным соосно с последним, а согласно другому - устройством замены секций корпуса в процессе его вращения. Герметичные сменные секции, образующие корпус в последним варианте, размещены между рамами на направляющих с возможностью их перемещения по ним. Центрифуга обеспечивает возможность проведения научно-исследовательских работ в космосе. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Центрифуга для изучения объектов в условиях невесомости, включающая вращающийся корпус, образованный продольно соединенными между собой герметичными секциями для проведения в них автономных исследований, выполненными сменными и снабженными узлами подвода и отвода газожидкостных компонентов, механизмами балансировки, элементами подвода электрических и измерительных линий, укрепленных на их торцевых стенках, установленную в опорах неподвижную ось, состоящую из коаксиально расположенных труб для подвода газожидкостных компонентов, размещенные на оси с возможностью вращения распределительные кольца, связанные с узлами подвода и отвода газожидкостных компонентов, установленные в подшипниках опорные фланцы, вращающиеся одновременно с указанными кольцами и прикрепленные к торцевым стенкам секций корпуса, и привод корпуса. 2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что ось имеет канал и штуцер для отбора пробы воздуха из корпуса. 3. Центрифуга для изучения объектов в условиях невесомости, включающая вращающийся корпус, образованный продольно соединенными между собой герметичными секциями для проведения в них автономных исследований, выполненными сменными и снабженными узлами подвода и отвода газожидкостных компонентов, механизмами балансировки, содержащими балансировочные грузы с соленоидными приводами для их перемещения, элементами подвода электрических и измерительных линий, укрепленных на их торцевых стенках, установленную в опорах неподвижную ось, состоящую из коаксиально расположенных труб для подвода газожидкостных компонентов, размещенные на оси с возможностью вращения распределительные кольца, связанные с узлами подвода и отвода газожидкостных компонентов и установленные в подшипниках опорные фланцы, вращающиеся одновременно с указанными кольцами и прикрепленные к торцевым стенкам секций корпуса, и привод корпуса, при этом центрифуга снабжена механизмом устранения гироскопического эффекта от вращения корпуса, установленным соосно с последним. 4. Центрифуга по п.3, отличающаяся тем, что механизм устранения гироскопического эффекта от вращения корпуса представляет собой балансир или аналогичную по конструкции центрифуга. 5. Центрифуга для изучения объектов в условиях невесомости, включающая корпус, состоящий из герметичных сменных секций, размещенных между рамами на направляющих с возможностью их перемещения по ним, при этом рамы жестко прикреплены к опорным фланцам, установленным в подшипниках на неподвижной оси, имеющей коаксиально расположенные трубы для подвода и отвода газожидкостных компонентов в секции через расположенные на оси вращающиеся распределительные кольца, снабженные дистанционно управляемыми замками для сообщения внутренней полости каждого кольца с секцией корпуса, механизм балансировки, элементы подвода электрических и измерительных линий, при этом центрифуга снабжена устройством для замены секций корпуса в процессе его вращения, содержащим монтажный корсет с направляющими для установки в нем заменяемой секции, снабженный роликами, взаимодействующими с расположенным на неподвижной оси кольцом для вращения корсета со скоростью вращения корпуса и элементами центрирования и фиксирования кольца на неподвижной оси.