CN113351382A - 一种高智能离心机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高智能离心机，包括：控制系统、驱动件、试管载体、记载试管载体的信息的编码器、识别编码器的信息的识别装置，试管载体与驱动件的转动部连接，编码器与试管载体连接，识别装置与驱动件的固定部连接，编码器与识别装置相对设置，识别装置和驱动件均与控制系统信号连接。识别装置可识别编码器的信息并将信息发送至控制系统，控制系统根据驱动件的使用设置数据和试管载体的信息进行对比，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速并超出合理范围，则停止驱动件的运行，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速并在合理范围内，则驱动件继续运行，以防止试管载体超速运行，避免了试管载体和驱动件的损坏。

Description

一种高智能离心机

技术领域

本发明涉及离心机技术领域，更具体地说，涉及一种高智能离心机。

背景技术

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开的机械。广泛应用于生物制药、血站、医疗、高校、科研单位、农牧业、精细化工、石油、新材料、环保、食品、基因工程等许多领域上。

现有的智能离心机主要有驱动轴、转子体、智能控制部分组成。驱动轴可分为电机直驱和间驱；转子体形式可分为水平转子和角转子；转子体转速可分为高速转子(≥10000rpm)和低速转子(＜10000rpm)；控制部分的主要控制项目为离心的转速、离心时间、离心时的温度以及升降速过程。

但在实际使用中，有种使用不当的情况下发生严重的事故，而这种情况不在智能离心机的监控范围内。在离心机使用中同一台离心机上会配多个不同的转子，每一个转子因其的结构、材料、工艺的不同，它的最高转速是不同的，而离心机的最高转速要大于或等于所配转子中的最高转速。当设置不适当时转子就有可能超速运行。转子超速运行时就会损坏或破裂，驱动轴弯曲或断裂，由于在高速旋转时，其破坏力极大，会造成重大安全事故。

综上所述，如何避免转子超速运行，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高智能离心机，该高智能离心机在低速运转时可自动识别试管载体的信息，并自动与驱动件的信息对比，以避免驱动件和试管载体的信息不适配而造成的超速运行，提升了安全性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高智能离心机，包括：控制系统、驱动件、试管载体、记载所述试管载体的信息的编码器、识别所述编码器的信息的识别装置，所述试管载体与所述驱动件的转动部连接，所述编码器与所述试管载体连接，所述识别装置与所述驱动件的固定部连接，所述编码器与所述识别装置相对设置，所述识别装置和所述驱动件均与所述控制系统信号连接。

优选地，所述编码器包括识别磁环和用于安装所述磁环的磁环固定件，所述磁环固定件与所述试管载体连接。

优选地，所述磁环固定件包括转子识别座，所述转子识别座的内侧壁设置环形槽，所述识别磁环设置于所述环形槽内，所述识别磁环的内侧设置压紧所述识别磁环的转子识别盖。

优选地，所述识别装置包括感应板和设置于所述感应板上的微处理器，所述感应板上设置至少一个霍尔元器件，所有所述霍尔元器件均与所述微处理器信号连接，所述微处理器与所述控制系统信号连接，所述感应板与所述驱动件的固定部连接。

优选地，所述感应板上设置与所述控制系统信号连接的声级传感器。

优选地，所述感应板上设置与所述控制系统信号连接的温度传感器。

优选地，所述试管载体包括转子体，所述转子体的顶部设置开口，所述开口盖装顶盖，所述转子体的底部中心设置连接孔，所述转子体的内部设置至少两个试管槽，所有所述试管槽围绕所述连接孔周向均匀分布，所有所述试管槽均对准所述开口，所述编码器与所述转子体的底部连接，所述驱动件的转动部插入所述连接孔中。

优选地，所述顶盖包括盖板和可拆卸的设置于所述盖板中部的把手，所述顶盖与所述开口之间、所述把手和所述盖板之间均设置密封圈。

优选地，所述驱动件为驱动电机，所述试管载体与所述驱动电机的输出轴连接，所述识别装置与所述驱动电机的外壳连接。

本申请所提供的高智能离心机的识别装置可识别编码器的信息，以将试管载体的信息发送至控制系统，控制系统根据驱动件的使用设置数据和试管载体的信息进行对比，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速并超出合理范围，则停止驱动件的运行，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速并在合理范围内，则驱动件继续运行，以防止试管载体超速运行，避免了试管载体和驱动件的损坏，降低了安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的高智能离心机的截面图；

图2为本发明所提供的编码器的主视图；

图3为图2中A-A的截面图；

图4为本发明所提供的识别装置的示意图。

图1-4中：

1-把手、2-试管、3-拆卸螺母、4-编码器、5-转子体、6-驱动电机、7-第二密封圈、8-盖板、9-第一密封圈、10-识别装置、11-转子识别座、12-转子识别盖、13-识别磁环、14-微处理器、15-声级传感器、16-霍尔元器件、17-感应板、18-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种高智能离心机，该高智能离心机在低速运转时可自动识别试管载体的信息，并自动与驱动件的信息对比，以避免驱动件和试管载体的信息不适配而造成的超速运行，提升了安全性。

请参考图1～4，一种高智能离心机，包括：控制系统、驱动件、试管载体、记载试管载体的信息的编码器4、识别编码器4的信息的识别装置10，试管载体与驱动件的转动部连接，编码器4与试管载体连接，识别装置10与驱动件的固定部连接，编码器4与识别装置10相对设置，识别装置10和驱动件均与控制系统信号连接。

需要说明的是，驱动件可以带动试管载体转动，以达到离心的效果，试管载体可以装载试管2，编码器4安装在试管载体的下方，跟着转子一起旋转，一个试管载体对应一个编码器4，编码器4上记载转子的型号、最高转速、生产日期等。识别装置10可以识别编码器4记载的信息，当试管载体安装在驱动件上时，识别装置10可以自动识别到编码器4的信息，并可以将信息发送到控制系统。

识别装置10在小于200rpm读取编码器4的信息，当获取了试管载体的信息后会发送至控制系统，控制系统会与驱动件的使用设置数据对比，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速且在合理范围内，则控制系统控制驱动件继续运行，否则控制系统控制驱动件及时停止。

由于不同材料和工艺制作的试管载体的使用寿命是不同的，当试管载体使用到一定的年限后需要降级使用(若原最大转速为16000rpm的试管载体达到使用年限后就将最大转速下降至14000rpm、12000rpm、10000rpm……直至报废)，工作人员可根据试管载体的使用年限来修改编码器4的信息，避免超速和超年限使用，确保高智能离心机的正常安全使用。

高智能离心机内含通讯系统，通讯系统分为有线和无线两种，有线是通过通讯板就可以实现，通讯接口为RS485，而无线是在通讯板后连接无线通讯模块。设置通讯系统的目的是将识别装置10的识别数据、驱动件的运行数据发送到控制系统的数据库。

本申请所提供的高智能离心机的识别装置10可识别编码器4的信息，以将试管载体的信息发送至控制系统，控制系统根据驱动件的使用设置数据和试管载体的信息进行对比，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速并超出合理范围，则停止驱动件的运行，若驱动件的转动部的最高转速高于试管载体的最高转速并在合理范围内，则驱动件继续运行，以防止试管载体超速运行，避免了试管载体和驱动件的损坏，降低了安全隐患。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，编码器4包括识别磁环13和用于安装磁环的磁环固定件，磁环固定件与试管载体连接。

需要说明的是，磁环固定件为环形，磁环与磁环固定件固定连接，磁环设置于磁环固定件的内侧，识别装置10与磁环相对设置，磁环固定件、磁环和试管载体可同步转动，当磁环固定件转速小于200rpm时，识别装置10可读取磁环内记载的信息，信息与试管载体的信息一致。通过设置环形的编码器4，可以使编码器4在随试管载体转动时受力平衡，提升了试管载体运行的平衡性。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，磁环固定件包括转子识别座11，转子识别座11的内侧壁设置环形槽，识别磁环13设置于环形槽内，识别磁环13的内侧设置压紧识别磁环13的转子识别盖12。

需要说明的是，识别磁环13沿转子识别座11的轴向卡入环形槽内，转子识别盖12为环形，且沿轴向装入识别磁环13内侧，在识别磁环13卡入转子识别座11的一侧端面设置环形台阶面，识别磁环13卡入环形槽内后，识别磁环13的端面与环形台阶面齐平，在转子识别盖12的端面设置盖板8，当转子识别座11卡入识别磁环13内后，盖板8会盖在环形台阶面和识别磁环13的端面上，以对识别磁环13轴向限位，避免识别磁环13脱落。为了加固转子识别盖12和转子识别座11的连接，可以将转子识别盖12与转子识别座11螺栓连接。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，识别装置10包括感应板17和设置于感应板17上的微处理器14，感应板17上设置至少一个霍尔元器件16，所有霍尔元器件16均与微处理器14信号连接，微处理器14与控制系统信号连接，感应板17与驱动件的固定部连接。

需要说明的是，感应板17为圆环形电路板，感应板17上设置电路，所有霍尔元器件16可通过电路与微处理器14信号连接，当霍尔元器件16设置为两个以上时，所有霍尔元器件16沿感应板17的同一板面设置，且所有霍尔元器件16设置于同一圆周上，沿同一圆周均匀分布。

当识别磁环13转动时，霍尔元器件16内会产生感应电流，感应电流传输到微处理器14后，微处理器14生成电信号传输至控制系统，控制系统根据电信号对应试管载体的信息。

由于离心机是高速运转的固定圆周运动，所以每个试管载体所受的力必须大小一致，不能相差太大，转速越高，要求越严格。其中，试管载体所受的力就是离心管的总重量，即，离心管中液体的体积应该一样。

但是，实际操作过程中，存在两种情形，其一，试管2未均匀放置在试管载体内，其二，虽均匀放置，但每根试管2内液体的重量不一致。无论存在上述哪种情形，均会导致试管载体的受力不均，使得离心机在使用过程中试管载体旋转左右晃，从而导致试管载体运行过程中振动过大、分离效果不佳，更加严重者发生弯轴、断轴、试管载体飞出伤人等事故。

为解决上述问题，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，感应板17上设置与控制系统信号连接的声级传感器15。同一台离心机在试管载体上没有加任何样品时，多次实验的噪声大小是比较一致的，将该噪声声谱保存下来，然后用两个样品的质量相差等于允许误差的最大值，将它们放在试管载体内的对称位置，运行时记录下转速和噪声声谱，以后在使用过程中，只要运行噪声分贝高于记录的噪声声谱的分贝，声级传感器立即将信号传输至控制系统，控制系统停止运行离心机，并提醒用户重新处理样品，重新离心，直至实验噪声的分贝不超过预先记录的声谱的分贝。由于噪声监测是全过程的，所以能在低速的情况下就能发现问题，避免了离心机到高速后发生重大事故。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，感应板17上设置与控制系统信号连接的温度传感器18。

需要说明的是，温度传感器18可测得其周围的温度情况，当温度高于预设温度时，表示离心机的工作时间较长，需要停机冷却后继续使用，避免了离心机温度过高发生安全事故，提升了安全性。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，试管载体包括转子体5，转子体5的顶部设置开口，开口盖装顶盖，转子体5的底部中心设置连接孔，转子体5的内部设置至少两个试管2槽，所有试管2槽围绕连接孔周向均匀分布，所有试管2槽均对准开口，编码器4与转子体5的底部连接，驱动件的转动部插入连接孔中。

需要说明的是，转子体5顶部设置的开口可容纳试管2装入试管2槽内，试管2槽的内径略大于试管2的外径，底部形状与试管2的底部形状一致，以贴合试管2，降低试管2与试管2槽的碰撞，避免损坏试管2。开口设置于转子体5的上部中心，开口为圆形开口，圆心与连接孔的轴心在同一直线上。顶盖盖装在开口后固定，使顶盖与转子体5同步转动。

所有试管2槽绕连接孔周向排列设置，所有试管2槽均匀分布在同一圆周上，以保证转子体5转动时，在相应试管2槽内放入试管2后，所有试管2根据连接孔的周围均匀分布，转动时可保证转子体5的平衡性。驱动件的转动部插入连接孔中后，可通过拆卸螺母3固定，使转动部带动转子体5同步转动。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，顶盖包括盖板8和可拆卸的设置于盖板8中部的把手1，顶盖与开口之间、把手1和盖板8之间均设置密封圈。

需要说明的是，在开口的顶面设置环形凹槽，在环形凹槽内设置第一密封圈9，在把手1和顶盖的接触部位之间设置第二密封圈7，通过在缝隙处设置密封圈可保证转子体5内的密封性，避免杂物进入转子体5内污染试管2内的样品。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，驱动件为驱动电机6，试管载体与驱动电机6的输出轴连接，识别装置10与驱动电机6的外壳连接。

需要说明的是，驱动电机6的输出轴与转子体5通过拆卸螺母3连接，外壳与感应板17通过螺栓连接，外壳固定在离心机上，输出轴可带动转子体5同步转动，以达到离心的目的，且识别装置10固定在外壳上，以感应编码器4的信息。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的高智能离心机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高智能离心机，其特征在于，包括：控制系统、驱动件、试管载体、记载所述试管载体的信息的编码器(4)、识别所述编码器(4)的信息的识别装置(10)，所述试管载体与所述驱动件的转动部连接，所述编码器(4)与所述试管载体连接，所述识别装置(10)与所述驱动件的固定部连接，所述编码器(4)与所述识别装置(10)相对设置，所述识别装置(10)和所述驱动件均与所述控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的高智能离心机，其特征在于，所述编码器(4)包括识别磁环(13)和用于安装所述磁环的磁环固定件，所述磁环固定件与所述试管载体连接。

3.根据权利要求2所述的高智能离心机，其特征在于，所述磁环固定件包括转子识别座(11)，所述转子识别座(11)的内侧壁设置环形槽，所述识别磁环(13)设置于所述环形槽内，所述识别磁环(13)的内侧设置压紧所述识别磁环(13)的转子识别盖(12)。

4.根据权利要求2所述的高智能离心机，其特征在于，所述识别装置(10)包括感应板(17)和设置于所述感应板(17)上的微处理器(14)，所述感应板(17)上设置至少一个霍尔元器件(16)，所有所述霍尔元器件(16)均与所述微处理器(14)信号连接，所述微处理器(14)与所述控制系统信号连接，所述感应板(17)与所述驱动件的固定部连接。

5.根据权利要求4所述的高智能离心机，其特征在于，所述感应板(17)上设置与所述控制系统信号连接的声级传感器(15)。

6.根据权利要求4所述的高智能离心机，其特征在于，所述感应板(17)上设置与所述控制系统信号连接的温度传感器(18)。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的高智能离心机，其特征在于，所述试管载体包括转子体(5)，所述转子体(5)的顶部设置开口，所述开口盖装顶盖，所述转子体(5)的底部中心设置连接孔，所述转子体(5)的内部设置至少两个试管(2)槽，所有所述试管(2)槽围绕所述连接孔周向均匀分布，所有所述试管(2)槽均对准所述开口，所述编码器(4)与所述转子体(5)的底部连接，所述驱动件的转动部插入所述连接孔中。

8.根据权利要求7所述的高智能离心机，其特征在于，所述顶盖包括盖板(8)和可拆卸的设置于所述盖板(8)中部的把手(1)，所述顶盖与所述开口之间、所述把手(1)和所述盖板(8)之间均设置密封圈。

9.根据权利要求1所述的高智能离心机，其特征在于，所述驱动件为驱动电机(6)，所述试管载体与所述驱动电机(6)的输出轴连接，所述识别装置(10)与所述驱动电机(6)的外壳连接。

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