Ультрацентрифуга Советский патент 1982 года по МПК B04B7/00 

(54) УЛЬТРАЦЕНТРИФУГА

1

Изобретение относится к центрифугостроению и может быть использовано в химической, медицинской и других отрасля.х промышленности.

Известна центрифуга, состоящая из установленного на вертикальном валу ротора, размещенного в вакуумной камере с крышкой. Ультрацентрифуга снабжена устройством для перемещения крышки, включающей вакуумный вентиль и систему тросиков 1.

Недостатком этой ультрацентрифуги является сложность конструкции за счет наличия крышки со сложной системой для ее открывания.

Известна также ультрацентрифуга, содержащая цилиндрический корпус, связанный с вакуу.мной системой и установленный в корпусе ротор. Ротор доводится до эксплуатационной скорости воздушной турбиной расположенной под вакуумированным корпусом 2.

Однако такая ультрацентрифуга потребляет большое количество электроэнергии, таккак для того, чтобы снизить динамические и тепловые нагрузки на быстровращающийся ротор, необходимо создать г.чубокий вакуу.м, что требует больших затрат мощности на откачку воздуха из вакуумированного корпуса.

Цель изобретения - снижение энерго5 затрат на привод ротора.

Поставленная цель достигается те.м, что в ультрацентрифуге, содержащей цилиндрический корпус, связанный с вакуумной систе,0 мой, и установленный в корпусе ротор, на внутренней поверхности корпуса выполнены вертикальные рифли, имеющие форму двугранного угла, одна из граней которого расположена по касательной к внутренней поверхности корпуса в направлении вращения

15 ротора, при этом отношение расстояния от оси ротора до вершины каждого двугранного угла к расстоянию от оси ротора до внутренней поверхности корпуса составляет от

до I +4-I-,

+ -.;

|- I

где h величина зазора между наружной поверхностью ротора и внутренней поверхностью корпуса, м; RI -расстояние от оси ротора до внутренней поверхности корпуса, м. На фиг, 1 показана ультрацетрнфуга продольный разрез; па фиг. 2 сече.чие А-А на фиг ; на фиг. 3 - - форма рифли (узел I на фиг. 2). Предлагаемся ультрацентрифуга содержит вакуумироЕ. цилиндрический корпус , внутри которого размен1еп ротор 2 с узлом его крен., и привод (ие показаны) . На внутренней повер.кпоети корпуса 1 но высоте ротора 2 выполнены вертикальные рифли 3, имеющие форму двуг-ранпого угла. Расстояние от оси ротора до внутренней иоверхпости корпуса равно RI R Е, где R - радиус ротора, Е величина зазора .между наружной повер.хностью ротора и внутрен ей иовеэхностью корпуса. Одна из граней 4 каждого двугранного угла раено.южена по касательной к внутренней повер.хности корпуса 1 и направлена в нанравлепии врап1ения ротора. Вершины 5 рифлей 3 удалены от вертикальной оси 6 ротора на расстояние Rs лежап1ее в пределах от Ri+E до Ri+4E. Уго. при вернжпе рифлей лежит в пределах 10 -20°. 3 1ачение угла конкретизируется ус.товием пслого числа рифлей в цент р и фуге. Откачка воздуха из корнуса 1 осуществляется через тр/бопровод 7. Ротор 2 внут ри снаб.же емкостью для разделяе.мььх фракций (не показана). Ультранентри(|)уга )аботает с.ледукмпи.м образом. При врап1еии11 ротора 2 в нем п)оисходит разде.чепие фракний с различными уде.пьн)гми весами. Разделение фрак1,ий будет происходить те.м качествепнее, чем вьппе будет ско)ость ротора. В предлагае.мой ульт1)а1и нтрифуге скорость V ротора развивается до 500 м/с. Она нримерн(.) )анна с)едней скорости Vo TtMi.ioвого движения мо.лекул возду.ха. При такок высокой скорости (пипепия ротора возникают динамичоекпе и тепловые FI а грузки па не.Ч). Молекул, газа. находя циеся в ространстве между 1аружной 1 оверхноет -,о ротора 2 и внутре 1ней поверхностью вакуумироваЕПюго , сталкиваяс) с 1аружпой ioверхностью ротора, приобретают упорядоченную скорость в направлении его вращения, а следствие того, что на внутренней поверхности корпуса выполнены вертикальные рифли, имеющие форму двугранного угла, одна из граней которого расположена по касательной к внутренней поверхности корпуса в направлении вращения ротора, молекулы воздуха глубоко проникают в рифлей. Вокруг ротора создается дополнительный вакуу.м. В рифлях возрастает концентрация газа за счет умень ления концентрации газа у г оверхности ротора, что приводит к уменьи ению трения ротора. Как показали численные расчеты на ЭВМ 1редлагае.мая геометрия рифлей обеспечивает у.ме ьщение аэродина.мического трения ротора не менее, чем на 15% по сравнению с известным устройством. Уменьщение позволяет снизить .MO j UiocTb привода и сократить расход электроэнергии. Формула изобретения Ультрацентрифуга, содержащая цилиндрический корпус, связанный с вакуумной системой, и установленный в корпусе ротор, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат на привод ротора, на внутренней поверхности корпуса выполнены вертиKa;n, рифли, имеющие форму двугранно() , одна из граней которого расположена но касательной к внутренней поверхности корпуса в направлении вращения ротора, ри .этом отнощение расстояния от оси ротора до вершины каждого двугранно Ч} yr.ia к расетоянию от оси ротора до внутрен 1ей поверхности составляет от I i- I до 1 +4- - , где Е - величина зазора между наружной поверхностью ротора и внутренней оверхпостью корпуса, Ri - расстояние от оси ротора до внутренней 1оверх)ости корпуса. Источники инфор.мации, 1ринят 1е во вни.мание при экспертизе 1./ BTOpcKoe свидетельство СССР № 333981, кл. Б 04 В 7/06, 1971. 2.«Gornal of Physikal Chemistrv, 1955 . 59, ,9 9, с. 915 (прототип).

фиг.2.

Pui.3