Вакуумная ультрацентрифуга Советский патент 1983 года по МПК B04B7/02 

Изобретение относится к центрифугостроению и может быть использо вано в химической, медицинской и других отраслях промышленности, пре имущественно для исследования разде ления высокодисперсных, в основном биологических, систем и полимеров. Известна фильтрующая центрифуга содержащая корпус, привод, консоль Установленный на валу ротор, питающее устройство, сборник для жидкой и твердой фаз и подшипниковые опоры Одна из подшипниковых опор размещена концентрично верхней части ротор и содержит кольцевой бандаж с перфорированной внутренней поверхностью, установленный с зазором относи тельно стенки ротора. В процессе центрифугирования возникающие дина мические нагрузки уравновешиваются напором воздуха, находящегося в зазоре между опорой и ротором, одно временно этот слой сжатого воздуха .является подшипником с газовой смазкой, позволяющим повысить окруж ные скорости ротора И . Недостаток данной центрифуги состоит в том, что при вращении ротора, находящегося под атмосферным давлением, возникают большие динамические и тепловые нагрузки, что не дает возможности достигнуть высоких скоростей вращения ротора и повысить качество разделения смеси. Наиболее близкой к предлагаемой является вакуумная ультрацентрифуга содержащая вакуумный цилиндрический КОРПУС;, размещенный внутри него ротор и шпиндель с приводом. Ротор ультрацентрифуги жестко закреплен на шпинделе, установленном в подшипниковом узле. Рядом с корпусом размещено вакуумное уплотнение, удаленное от шпинделя. Во время работы ультрацентрифуги ротор ная камера и корпус находятся в раз реженной окружающей среде 2 . Недостатком такой ультрацентрифуги является то, что она периодического действия и оснащена вспомогательным вакуумным насосом, откачи вающим воздух и корпуса ультрацентрифуги. Кроме того, в связи с жесткой установкой ротора на шпинделе, усложняется его балансирювка, в подшипниковых опорах.возникают значительные динамические нагрузки, снижающие срок, службы и надежность конструкции и не позволяющие увеличивать CKOpocTib вращения ротора, а следовательно, производительность центрифуги. Цель изобретения - повышение производительности и надежности в работе. Поставленная цель достигается тем, что в вакуумной ультрацентриф.уге, содержащей вакуумированный цилиндрический корпус, размещенный внутри него ротор ишпиндель с приводом, ротор связан со шпинделем посредством сильфона, при этом шпиндель выполнен полым и установлен в корпусе на газовом подшипнике в вакуумных уплотнениях. На чертеже схематично изображена вакуумная ультрацентрифуга, продольный разрез. Вакуумная ультрацентрифуга содержит вакуумированный цилиндрический корпус 1 , состоящий из Tipex частей: рабочей 2,опорной 3 и камеры 4 отбора с устройствами для подачи разделяемой смеси и отбора фракций (последние не показаны). Внутри рабочей части 2 корпуса размещен ротор 5, который упруго соединен посредством сильфона б со шпинделем 7, выполненным полым. Шпиндель 7 установлен в опорной части 3 корпуса на газовом подшипнике с вакуумными уплотнениями 8 и 9. Вакуумное уплотнение 8 между рабочей 2 и опорной 3 частями корпуса представля ет собой динамическое уплотнение, образованное нанесенными на вн.утреннюю поверхность опорной части 3 корпуса винтовыми каналами, обеспечивающими возможнос ть откачивания воздуха из внутренней полости корпуса. Вакуумное уплотнение 9 между опорной частью 3 корпуса и камерой 4 отбора выполнено в виде щелевого или лабиринтного уплотнения. Опорная часть 3 корпуса снабжена кольцевыми проточками 10 и 11 и имеет систему жиклеров для подачи сжатого газа (воздуха) между опорной частью 3 корпуса и шпинделем 7 и создания поддерживающей шпиндель газовой подушки. Кольцевые проточки 10 и 11 соединены с отверстиями 12 и 13 в опорной части корпуса для сброса в атмосферу отработанного газа. На шпинделе 7 выполнен кольцевой опорный выступ 14, входящий с зазором в кольцевую проточку 15 опорной части 3 корпуса. Кроме того, шпиндель 7 снабжен приводом (не показан). Вакуумная ультрацентрифуга работает следующим образом. При включен1 и привода ультрацентрифуги вращение ротору 5 передается через шпиндель 7 и сильфон 6. В рабочей части 2 корпуса создается . вакуум за счет уплотнения 8, выполняющего роль форвакуумного насоса и создающего перепад давлений от атмосферного до 10 Па,что достаточно для работы вакуумной

ультрацентрифуги. Шпиндель 7 вращается в опорной части 3 корпуса.

Разделиемьн смесь поступает чере шпиндель 7 и сильфон 6 в полость ротора 5, при вращении которого в нем происходит разделение на фракции, которые отбираются из ротора 5 через сильфон 6 и шпиндель 7 в камеру 4 отбора.

Качество разделения смеси повышается при увеличении скорости вращения ротора. Достижению высоких скоростей вращения способствует вакуумирование рабочей части,2 корпуса динамическим уплотнением 8, которое уменьшает давление в этой части корпуса до - 10 Па от атмосферы на выходе у отверстия 12, что позволяет ультрацентрифуге работать без дополнительных средств откачки.

Соединение ротора со шпинделем 7 посредством сильфона 6 повышает надежность конструкции, так как при работе ультрацентрифуги ротор 5 самоцентрируется, чем и достигается уменьшение динамических нагрузок на шпиндель 7. Кроме того, такая подвеска ротора позволяет не производить тща:тельную балансировку ротора.

Предлагаемая вакуумная ульфа|центрифуга позволяет через полый шпиндель и сильфон непрерывно подавать в ротор 5 разделяемую смесь и отбирать ее фракции, что повышает ее производительность. Благодаря щелевому или лабиринтному уплотнению 9 атмосферой и камерой 4 отбора процесс разделения можно вести при наиболее выгодном давлении в полос0|ти ротора 5 вакуумной ультрАцентрифуги. Это уплотнение дает возможность разделения агрессивных сред без риска 1 рорыва их в атмосферу.

5

.При использовании предлагаемой вакуумной ультрацентрифуги повышается производительность разделения смесей за счет непрерывности разделения и за счет возможности регули0рования давления в полости ротора и повышение надежности в связи с Сс1моцентрированиём и исключением попадания частиц разделяемой смеси на трущиеся части за счет того, что Смесь проходит внутри сильфона и

5 шпинделя., ,

Экономический эффект от использования изобретения составит 100000 руб. в год.

ВАКУУМНАЯ УЛЬТРАЦЕНТРИФУГА, содержащая вакуумированный цилиндрический корпус, размещенный внутри него ротор и шпиндель с приводом, отличающаяс я тем, что, с целью повышения производительное- . ти и надежности в работе, ротор связан со шпинделем посредством сильфона, при этом шпиндель выполнен полым и установлен в корпусе на газовом подшипнике в вакуумных уплотнениях. (Л с: 05 со 4 00