Ультрацентрифуга Советский патент 1990 года по МПК B04B7/00 

чения рифля, а - расстояние между основаниями рифлей; S - площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью корпуса v - линейная скорость ротора. Такой угол сЈ обеспечивает наиболее выгодный бескомпрессионный режим откачки остаточного газа иj корпуса и позволяет снизить энергозатраты на привод за счет уменьшения аэродинамического трения между ротором и остаточным газом. 3 ил.

Изобретение относится к центрифугам и может быть использовано в медицинской, химической и других отраслях промышленности для разделения газообразных смесей. Цель изобретения - снижение энергозатрат на привод ротора. Ультрацентрифуга содержит корпус, связанный с вакуумной системой и состоящий из цилиндрической оболочки 2, плоского основания 3 и верхней торцовой крышки 4. Внутри корпуса установлен ротор 5, в котором при вращении происходит разделение газовых смесей. В кольцевом зазоре между корпусом и ротором расположены рифли 6, имеющие форму двуграннного угла. Причем каждый рифль выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема α, определяемым формулой α=ARCCOS(S^.L:A^.S^.V), где S - объемное газоотделение

L - периметр поперечного сечения рифля

A - расстояние между основаниями рифлей

S - площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью корпуса

V - линейная скорость ротора. Такой угол α обеспечивает наиболее выгодный бескомпрессионный режим откачки остаточного газа из корпуса и позволяет снизить энергозатраты на привод за счет уменьшения аэродинамического трения между ротором и остаточным газом. 3 ил.

Изобретение относится к центрифугам и может быть использовано в медицинской, химической и других отраслях промышленности для разделения га зообразньгх смесей.

Цель изобретения - снижение энергозатрат на привод ротора.

На фиг. 1 изображена ультрацентрифуга, продольный разрез; на фиг. 2сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка части внутренней поверхности корпуса ультрацентрифуги с риф1ЛЯМИ.

Ультрацентрифуга содержит кор- пус 1, связанный с вакуумной системой и состоящий из цилиндрической оболочки 2, плоского основания 3 и верхней торцовой крышки 4, установленный внутри корпуса ротор 5, рас- положенные в кольцевом зазоре между корпусом 1 и ротором 5 рифли 6. При этом каждый рифль 6 выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема ti, изображен- ным на фиг. 3 и определяемым формулой

arccos

a-S-v

где s L

объемное газоотделенне; периметр поперечного сечения рифля;

а - расстояние между основаниями рифлей;

S - площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью корпуса;

v - линейная скорость ротора. В вершинах рифлей имеются щели 7, которые связывают вершины рифлей 6 с полостью 8. Ротор 5 крепится к шпинделю 9 через сильфон 10. Между шпинделями 9 и корпусом 1 стоит динамическое уплотнение 11. Шпиндель 9 снабжен приводом (не обозначен). Ультрацентрифуга содержит патрубок

5

0

5 0 5

0

5

0

5

12 для подвода в ротор газовой сме- (-п и патрубки 13 и 14 для вывода фракций.

Ультрацентрифуга работает следующим образом.

С помощью привода через шпиндель 9 и сильфон 10 приводится во вращение ротор 5. Во вращающийся ротор 5 по патрубку 12 подается газовая смесь. Внутри ротора газовая смесь разделяется на фракции, которые через патрубки 13 и 14 выводятся из ротора.

Из корпуса 1, в котором вращается ротор 5, через динамическое уплотнение 11 насос вакуумной системы (не показан) удаляет газ или воздух. Вращающийся ротор 5 наводит упорядоченный поток остаточного газа вдоль рифлей 6, нанесенных на внутреннюю поверхность цилиндрической оЬолочки 2 в виде винтовой многозаходной резьбы. При угле подъема ot в направлении вращения ротора 5 по отношению к основанию 3 этот начеденный ротором поток обеспечивает транспортировку остаточного газа вдоль ротора в направлении от основания 3 к крышке 4 корпуса, где находится входное сечение динамического уплотнения 11, через которое откачивается газ из корпуса центрифуги.

Величина О этого потока в единицах объема равна:

Q v- S- - cosoi

LJ

Если этот наведенный ротором поток равен объемному гаэоотделению s, то это обеспечивает наиболее выгодный бескомпрессионный режим откачки остаточного газа. Из равенства Q s следует предлагаемая формула для угла об.

Увеличение угла oL приводит к образованию зоны повышенного давления остаточного газа у основания 3 корпуса, следовательно, к усиленному торможению ротора. При меньшем угле

- транспортирующая способность рифлей превосходит величину газовыделения, но образованию зоны пониженного давления у основания центрифуги препятствует обратная диффузия остаточного газа из кольцевой полости 8, что приводит лишь к бесполезной циркуляции остаточного газа в корпусе - центрифуги.

Таким образом, выполнение рифлей по винтовой линии с углом подъема в направлении вращения ротора позволит уменьшить энергозатраты на привод за счет уменьшения аэродинамического трения между ротором и остаточным газом.

Формула изобретения

Ультрацентрифуга, содержащая корпус, связанный с вакуумной системой и состоящий из цилиндрической оболочки, плоского основания и верхней торцовой крышки, установленной внутри

корпуса ротор, распо„1.л-м-.жые в концевом зазоре между корпусом и ротором рифли, имеющие в поперечном сечении форму двугранного угла, отличающаяся тем, что, с f целью снижения энергозатрат на привод ротора, каждый рнфль выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема оЈ, определяемым формулой

ос arccos

a-

где L - периметр поперечного сечения рифля;

S - площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью ( корпуса;

а - расстояние между основаниями рифлей;

s - объемное га°оотделение;

v линейная скорость ротора.

Шиг.1

Фиг.з