Привод цетрифуги Советский патент 1981 года по МПК B04B9/08 

1

Изобретение относится к технике препаративного и зонального центрифугирования органических и неорганических полимеров, суспензий и взвесей в j больших объемах и относительно больших центробежных полях и может быть использовано в биологии, химии и медицине.

При разделении в центрифугах боль- JQ ших объемов органических и неорганических полимеров, белков и различных суспензий необходимо соблюдать температурный режим, т.е. ограничить приток тепла от вращающихся элементов привода к ротору. Для обеспечения темпе- 5 ратурного режима роторов используют рефрижераторные центрифуги.

В рефрижераторных центрифугах с РОторами больших объемов для обеспечения заданного температурного режима, например ограничения нагрева ротора до температура , требуются очень мощные холодильные агрегаты, размеры ° с торых соизмеримы с размерами самой центрифуги. В связи с этим необходимо иметь конструкции приводов, в которых шпиндельные узлы центрифуг позволяли бы ограничить приток тепла от шариков к ротору.

Известен привод центрифуги, в котором подшипники вращающегося вала охлаждаются за счет консистентной смазки, находящейся в шарикоподшипниках, с отводом притока тепла от последних за счет циркуляции воздушного потока 1 .

Однако при непрерывной работе центрифуги, данный привод обладает недостаточным ресурсом вследствие неизбежного нагрева и износа подшипников.

Известен также привод центрифуги, в котором подшипники вращающегося вала охлаждаются.за счет распыленного жидкого масла .

Однако в устройстве возможно,попадание жидкого масла через пазы в рабочую зону нижнего шарикоподшипника за счет равномерного растекания жидкого масла по поверхности прокладки,при сливе последнего из полости распы 1вния в бак,и накапливание сконденсированного жидкого масла под нижним шарикоподшипником. 1фоме того,наличие малого заэо-: ра между вращающимся валом и прокладкой приводит к тому, что распыленное масло не пойдет в этот зазор, так как при этом, в месте зазора, образуется так называемый пневмозатвор. И наконец, в этой конструкции не раиен вопрос охлаждения верхнего шарикоподшипника по наружнсму и внутреннему копьцу. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является пр вод центрифуги, содержащий установле ный в трубчатом корпусе в подшипника и именщий отверстия для подачи масла к последним полый вал, нижняя впускная часть которого размещена в масля ном баке, распределительные шайбы для масла, имекнцие внутреннюю Конусообразную поверхность, и уплотнения по наружным торцам подшипников f3 Однако и в этом приводе ресурс непрерывной работы является недостаточным, так как не исключается возможность попадания жидкого масла в подшипники. Дело в том, что масло, вылетая из отверстий палого вала, по падает на гладкую, хотя и конусную поверхность,не распыляется, а растекается тонким слоем жидкого масла, поднимаясь по внутренней поверхности шайбы в рабочую зону подшипников. При этом не исключена возможность прохождения жидкого масла чере подшипник и накапливания его сверху последнего. Наличие жидкого масла в подшипниках, вращаквдихся с большей скоростью, приводит к дополнительному перегреву, а не к охлазвдению. Именно поэтому одной из основных проблем является получение масляного тумана для смазки подшипников. Кроме того, указанный привод имеет ряд других конструктивных недостатков, из-за которых не обеспечивается равномерная смазка подшипников. Цель изобретения - снижение нагре ва вращающихся узлов привода, увеличение частоты вращения вала и увеличение ресурса его непрерывной работы Поставленная цель достигается тем что в приводе центрифуги, содержащем установленЕ1ый в трубчатом корпусе в подшипниках и.имеющий отверстия для подачи масла к последним полый вал, нижняя впускная часть которого разме щена в масляном баке, распределитель ные шайбы для масла, имеющие внутреннюю конусообразную поверхность, и уплотнения по наружным торцам подшип ников, отверстия вала для подачи масла к подшипникам и распределитель ные шайбы расположены над соответствующими подшипниками, при этом большее основание конусообразной внутрен ней поверхности Кс1ждой шгийбы обрап ено к последним, а в ее нижней части выполнены зубцы,а(ля распыления масла причем в трубчатом корпусе выполнены кольцевые канавки и вертикальные каналы для отвода избыточного количест ва масла в масляный бак и охлаждение наружных колец подшипников, причал нижняя часть рала снабжена конусообразной насадкой для подачи масла в полый вал, угол наружного конуса которой больше внутреннего, а внутри масляного бака вокруг последней размещена перфорированная обечайка для фильтрации масла, имеющая рёбра для предотвращения образования масляной воронки. На че{)теже изображен предлагаемый привод центрифуги, продольнЕлй разрез . В трубчатом корпусе 1 на подшипниках 2 качения установлен полый вал 3, нижняя часть которого снабжена конусоовразной насадкой 4, для подачи масла в полый вал, угол наружного конуса которой большей внутреннего, а на боковой поверхности непосредственно над подшипниками 2 выполнены отверстия 5, соединякйдие внутренний канал 6 вала 3 с полостью 7, образованной между валом 3 и трубчатым корпусом 1. Масляный бак 8 закреплен у нижнего торца вала 3 и содержит размещенную внутри перфорированную обечайку Э, служащую для фильтрации масла и имеющую ребра 10 для предотвращения образования масляной воронки. В трубчатом корпусе 1 выполнены кольцевые канавки 11 и вертикальные каналы 12 для отвода избыточного количества масла в масляный бак и охлаждения наружных колец подшипников,проходящие в непосредственной близости от наружных колец подшипников 2 и соединяквдие пазы между зубцами распределительных шайб 13 и 14 с масляным баком 8. При этом распределительные шайбы 13 и 14 закреплены неподвижно и большим основанием конусообразной поверхности обращены к подшипникам 2 и отверстиям 5. Распределительная шайба 13 дополнительно снабжена уплотнительным элементом для верхних подшипников 2, а распределительная шайба 14 имеет экран 15 и отверстия 16 для слива сконденсированного масла от верхних подшипников 2 в масля.ный бак 8. В трубчатом корпусе 1 установлены уплотнения 17 для нижнего подшипника 2 и уплотнения 18 для шкива 19 поликлиноременной передачи. В уплотнении 17 имеются отверстия 20 для слива сконденсированногд масла с нижнего подшипника 2 в масляный бак 8. В верхней части вала 3 устанавливается гибкий вал 21, на верхний конец которого напрессована насадка 22для установки сменных роторов, размещенных в бронированной камере совместно с охладителем и нагревателем (на чертеже не показаны), в среднейчасти гибкого вала 21 установлен вакуумный по|дшипник 23, изолирующий полость (Иронированнсй камеры от атмосферы. Для уменьшения вибраций трубчатый корпус 1 установлен на раме 24 центрифуги при помоди трех амортизаторов 25, расположенных на разных уровнях. Привод центрифуги работает следующим образом. При вращении шкива 19 поликлиноремеренной передачи, жестко связанного с валом 3, в конусообразную насадку 4 поступает масло из бака 8, которое поднимается в виде масляной пленки по внутреншэму каналу 6 вала 3, причем насосными эффект обеспечивается конической формой насадки 4 при входном отверстии в 1 мм. Так как внутренняя поверхность насадки 4 расширяется по мере подъема, масло приобретает ускорение и в виде масляной пленки поступает вдоль канала 6 вала 3 к отверстиям 5, соединяющим канал 6 с полостью 7 между валсмл 3 и корпусом 1. Для конкретных условий эксплуатации и конструкции эти отверстия должны быть порядка 0,3 мм. Поступившее к отверстиям 5 масло, проходя через них и попадая на зубья распределительных шайб 13 и 14 и ее внутреннюю поверхность,распыляется и .в виде масляного тумана поступает на подиипники 2. Избыточное масло и более крупные частицы тумана проходят между зубьями распределительных шайб 13 и 14 попадают в кольцевые канавки 11 корпуса 1, а затем по вер тикальным каналам 12 поступают в мас ляный бак 8, охлаждая тем самым наружные кольца подшипников 2, Внутрен ние кольца подшипников 2 еще более интенсивно охлаждаются масляной плен кой, которая поднимается из масляного бака 8 вдоль канала 6 вала 3, Бол шая интенсивность охлаждения объясняется тем, что по каналу 6 вала 3 п дается суммарный расход масла впосле ствии используемый на образование ма ляного тумана и на охлаждение наружных колец подшипников 2, причем это масло поступает сразу после охлаждения в масляном баке 8. Более мелкие частицы масляного ту мана оседгиот на внутренней поверхнос ти трубчатого корпуса 1 и стекают по экрану 15 и отверстию 16 в кольцевые канавки 11, а через вертикальные каналы 12 .- в масляный бак 8. Те же частицы масляного тумана с нижнего подшипника 2 поступают через отверстия 20 уплотнения 17 в вертикальные каналы 12, а затем в масляный бак 8. Только самый мелкодисперсный туман, который благодаря выполнению внутрен ней поверхности распределительных шайб 13 и 14 конусообразными, имеющи ми зубцы и ориентированными в сторон ,подшипников 2, направляется в рабочую зону подшипников 2 и смазывает их. Чтобы сохранить надежную подачу смазки в подшипники 2, в6 всем диапа зоне частот вргицения, в масляном баке 8 устанавливают перфорированную обечайку 9 с ребрами 10, которые заканчиваются в непосредственноп fjjiuiocти от тсчрца и боковой поверхности конусообразной насадки 4, препятствуют образованию масляной воронки, которая образуется при вращении вала 3. Выполнение ребер 10 перфорированными и крепление их внутри перфорированной обечайки 9, которая размещена соосно вёшу 3 и отстоит от дна масляного бака, образуя зазор, величину которого выбирают в соответствии с конкретными условиями проектирования, приводит к тему, что масло фильтруется более интенсивно, очищаясь от продуктов износа. Это, в свою очередь, увеличивает ресурс непрерывной работы центрифуги. Оседая на ребрах 10 и проходя через перфорацию обечайки 9, продукты износа опускаются на дно масляного бака 8 и легко удаляются. Необходимость тщательного /дешения продуктов износа объясняться также и малостью отверстий 5 (порядка 0,3мм) частичное засорение которых может вызвать нарушение режима смазки и охлаждения подшипников 2. Смазка подшипников 2 центрифуги более мелкодисперсным туманом позволяет уменьшить тепловыделение на них, что снижает поток тепла через внутренние кольца и по валу 3 к ротору центрифуги. С другой стороны, интенсивное охлаждение внутренних колец подшипников 2 потоком жидкого охлажденного масла, большая часть которого затем поступает на охлаждение наружных колец подшипников 2, резко снижает поступление тепла в камеру центрифуги, что существенно влияет на ее конструкцию. В результате этого обеспечивается существенное уменьшение потребляемой мощности охладителя, нагревателя и -системы регулирования температуры в камере центрифуги. В то же время предлагаемый привод центрифуги в виде двух параллельных ветвей с устройствами для получения мелкодисперсного тумана позволяет значительно увеличить ресурс непрерывной работы центрифуги и увеличить обороты ротора, что уменьшает количество профилактических обслуживании в процессе эксплуатации н расзаиряет функциональные возможности центрифуги, которая может Cta-Tb испсхльзована для исследования целого ряда вецеств без усложнения ее конструкции. Ожидаемая экономия от реализации изобретения составит по предварительным расчетам 30000 рублей. Формула изобретения Привод,центрифуги, содержгиций установленный в трубчатом корпусе в подшипниках и имеющий отверстия для подачи масла к последним пол1:1й вал, нижняя впускная часть которого разме