Привод центрифуги Советский патент 1980 года по МПК B04B9/08 

(54) ПРИВОД ЦЕНТРИФУГИ

1

Изрбрётение относится к технике препаративного и зонального центрифугирования органических и небрганических полимеров, суспензий и вэве- , сей в больших объемах и относительно больших центробежных поляхи Может быть использовано при проведении научно-исследовательских работ в биологии, химии, бактериологии, вирусоло- .-. гии и медицине.

При разделении в центрифугах в больших органических и неорганических полимеров, белков и различных суспензий необходимо соблюдать температурный режим, т. е. ограничить приток 15 тепла от вращающихся элементов привода (подшипников) к ротору.

Для обеспечени температурного режима в роторах, используемых в центрифугах за рубежом фирмами Beckman ( Sorvae (СГ1А) , (Япония) и в СССР, создаются рефрижераторные центрифуги с холодильными агрегатами.

В рефрижераторных центрифугах с роторами больших объемов для обеспе- чения заданного температурного режима, например ограничение нагрева ротора до t 2 С, требуются очень мощные холодильные агрегаты, размеры которых соизмеримы с размерами самой центр - 30

фуги, в связи с этим необходимо иметь конструкции приводов, в которых шпиндельные узлы центрифуг позволяли 1}{а ограничить приток -тепла от подшипников к ротору.

. в известных устройствах ограничение притока тепла рт подшипников проifсходит за счет интенривного их охлаждения. Поэтому они требуют обязательно масляной систекы или необходимости «циркуляции какой-.пибо охлаясдающей среды через рубашку, окружающую подшипники. Кроме того, использование м;асляной системы требует наличия специальных уплотнений для быстро вра (Дающихся валов, что конструктивно «зложно, а.иногда и не приемлемо.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является привод центрифуги, содержащий стакан, расположений внутри негр вал ротора С укрепленным на его нижнем конце шкивом и размещенные внутри cTaxai a верхний и нижний подшипники, омонти рованные на вашу, и насос для сма«|ки верхнего подшипника

В Нем имеется значительная Теплопередающая поверхность, которай

а 5йэгш

находится в тепловом контакте с масЛ«5М, смазывающим и охлажДа1б14ймподшипник. ТегглЬпередакнцая поверхность в свою охлаждается потоком воздуха. В результате температура ьшимделя при частоте вращения п с 50бО об/мин не превышает комнатной UI.

Однако в данном устройстве наличии Масляной системы усложняет конструк;Цйо и требует применения . JT Кроме того, невозможна работа при больших оборотах, так как подшипникам требуется ограниченное количестйо смаэки и, следовательно, интенсивность отвода тепла сразу уменьшится.15

Цель изобретения - уменьшение теплопередачи от подшипников к валу и снижение таким образом энергозатрат на центрифугирование. . Поставленная цель достигается тем, 20 что внутри стакана с кольцевым зазором установ тен барабан, имеющий верхнюю и нижнюю полуоси, смонтированные на валу с зазором. Верхний и нижний подшипники расположены между полуося- 25 ми и стенкой стакана, при этом внутри барабана размещены допо тнительные прдШпникй и нижняя полуось бараГбана. связана со шкивом при помощи предохранитеЯьного устройства. Стакан име- -.. ет отверстия для подвода и отвода ох- лаждающего воздуха, а на наружной поверхности барабана выполнена винтовая нарезка с образованием винтового кана:п для прохода воздуха. чертеже схематично изображен 35 предложенный привод, разрез.

Пхжбод центрифуги содержит стакан 1, расположенный внутри него вал 2 ротора .3 с укрепленным на его нижнем конце шкивом 4, установленный внутри ДО стакана с кольцевым зазором барабан 5, имекиций верхнюю и нижнюю полуйси б и 7, смонтированные на валу с зазором S, верхний и нижний подшипники 8 и 9, расположенные между полуосями и . стакана, и дополнительные подшипники 10 и 11, размещенные внутри барабана.

Нижняя полуось 7 барабана связана со шкивом 4 при помощи предохрани- тельного устройства, например штифта 12. ,.. - - - . г--

Стакан имеет отверстия 13 и 14 для одвода и отвода охлаждающего воздуха, а на Наружной поверхности барабана ыпрлне,на нарезка 15 с обра- зованием винтового канала для прохода оздуха. Bapai6a:H Имеет крышку 16.

ПрМвбЯцентрифуги работает следуюим образом.

Вращение со шкива 4, жестко связан- О ного с валом 2,. передается через пр ебхранительный штифт 12 на полуось 7 арабана 5. При,.этом вал 2 и барабан с крынкой 16 вращаются совместно с динаковой частотой и в одном направ- 55

:. 745546

лении в подшипниках 8 и 9. Подшипник 10 и 11, в которых установлен вал 2, отключены, так как их наружные и внуренние кольца вращаются в одном напрлении с одинаковой частотой и перемещения . относительно, этих коле не происходит. Таким образЬм, вал 2 связан с барабаном 5 через неподвижнае шарики п6дш1ипников 10 и 11, что рбеспечи ает оч чный тепловой конта вала 2 с ну1реннёй поверхностью барабана 5 .

Тепло, выделяющееся с вращающихся с большой частотой подшипников8 и 9, передается на центрифугируемый препарат 17 через стенку барабана 5, неподвижные шарики подшипников 10 и 11, имеющие минималь.ный тепловой контакт, а следовательно, и плохую теплопроводность, вал 2 и ротор 3.

МеждУ внутренними поверхностями полуосей барабана 5, крышки 16 и концами вала 2 имеется гарантированный зазор S, в котором находится воздух, теплопроводность которого также мала. Таким образом, вал 2, контактирующий с ротором 3 и центрифугируемым препаратом 17, теплоизолирован от подшипников 8 и 9, в которых происходит вращение. Для снятия тепла со стенок барабана 5 на наружной поверхност и его выполнена винтовая нарезка, которая засасывает окружающий воздух через боковые отверстия 13 в. ста(ане 7, прогоняет его через зазор между внутренней стенкой стакана 1 и наружной поверхностью барабана 5 и выбрасывает в атмосферу через отверстия 14. В случае выхода подшипников 8 и 9 из строя срезается предохранительный штифт 12. При этом барабан 5 останавливается, так как подшипники В и 9 разрушены и вращение ротора 3 с Всшом 2 происходит в подшипниках 10 и 11, которые в это случае работают как аварийные и исключают поломку вала ротора, масса которого достигает 30 кг при частоте вращения п 21000 об/мин.

Предлагаекий привод в связи с уменьшением теплопередачи от подшипйиков к валу, контактирующему с ценТрИфугируемлм препаратом, позволяет заменить дорогостоящий, высокочастотный привод со шпинделем на гидродинамических подшипниках более дешевым и простым по конструкции механическим приводом, что значительно снижает стоимость рефрижераторной центрифуги за счет отсутств ия маслосистемы, упрощения эл ектрическйх схеМ и конструкции блоков питания И управления. Значительно уменьшаются габариты и масса центрифуги. Наличие в Приводе центрифуги предохр анительного- устройства/ уст,нрвленногд на ступиг е стакана, обеспечивает безопасность оператора и исключает поломку центрифу