CN1803301A - 离心分离机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种离心分离机，其构造成这样：即，使得适于处于导通状态或电非导通状态的开关单元电连接在马达外壳与马达接地线之间，并且当门关闭时，控制所述开关单元以使其处于电非导通状态。
Description
技术领域
本发明涉及离心分离机的安全结构，特别涉及用于增强离心分离机的电气安全性的接地结构。
背景技术
离心分离机具有这样的构造：即，使得通过管和瓶子保持待分离样品的转子被容纳在转子室(旋转室)中，在通过门对转子室的开口部分密封地封闭的情况下，利用驱动单元(诸如马达等)使得转子高速旋转，从而对转子所保持的样品进行分离和提纯。转子的转速根据其应用而变化。一般地，提供这样的产品群：即，该产品群具有从较低速度(最高转速约为每分钟几千转(rpm))到高速(最高转速约为150,000rpm)的宽范围的转速。
图5示出了已知的离心分离机的构造。该离心分离机包括：用作旋转驱动源的马达5a的马达外壳(壳体)5；与马达5a旋转地连接的旋转轴(轴)5b；固定于旋转轴5b上且适于保持待分离样品的转子1；适于容纳转子1的转子室2，转子室2在其顶面上具有开口部分2a；以可打开/关闭的方式设置在转子室2的开口部分2a中的门3；适于限制门3的打开/关闭的门锁机构4；适于检测门3的打开/关闭的门打开/关闭检测器12；以及适于控制马达5a和门锁机构4的控制单元60。马达外壳5、转子室2、门锁机构4以及控制单元60被容纳在壳体(机架)10中。
当转子室2的门3被打开时，使用者可能会接触到马达5a的旋转轴5b和可与旋转轴5b电导通的转子1。因此，通常在马达5a的绕组和旋转轴5b之间设置电绝缘层，从而避免使用者受到电击。
另外，考虑到这样的可能性：即，这种绝缘层可能会导致绝缘破坏从而在旋转轴5b上产生电源电压，利用接地线8使得马达5a的外壳5接地，从而提供双重电击防护装置。通常，离心分离机的壳体10与接地线9相连。这样，马达外壳5的接地线8与离心分离机的壳体10中位置靠近马达外壳5的一部分电连接。另外，离心分离机的泄露电流的数值被限制在一定数值(该数值是根据JIS(日本工业标准)安全标准或者IEC(国际电工委员会)安全标准预定的)，或者更小。另外，还需要在使用者可能接触到的离心分离机的部件处设置多个电击防护装置。
同时，由于在马达绕组和马达的外壳5之间产生的杂散电容而使马达5a在接地线中产生泄漏电流，并且具有使离心分离机的壳体中流动的总泄漏电流增大的特性。这样，有时难以将泄漏电流的数值限制为根据上述安全标准预定的规定值或者更小。因此，如图4中所示，通过使用在其二次侧无需接地线的绝缘变压器13来减小泄漏电流。
另外，尽管去除马达外壳5的接地线8能够有效地减小泄漏电流，但是在去除马达外壳5的接地线8后，为了实现多个电击防护装置，需要在马达本身中提供双重绝缘或者等同于双重绝缘的强化绝缘。
另外，关于现有技术，JP-UM-B-60-20753披露了这样的技术：即，通过在马达的转子绕组和旋转轴之间设置电绝缘层来防止电击发生的技术，或者也被称为利用绝缘材料构成马达壳体的双重绝缘技术。另外，JP-A-9-187428披露了使用绝缘变压器防止泄漏电流的产生的技术。
前述的使用双重绝缘或强化绝缘的马达的结构在去除马达外壳的接地线方面和减少泄漏电流方面是有利的，然而存在这样一个问题：即，由于其结构而导致成本增加。
另外，甚至当进行了马达或马达外壳的双重绝缘或强化绝缘时，马达本身有时也带电。因此，根据JIS标准和IEC标准调节带电电压。在带电电压超过预定调节值的情况下，存在这样一个问题：即，不能去除马达外壳的接地线，以便防止马达带电。与之相反，在当使用马达的接地线时泄漏电流的数值超过预定调节值的情况下，存在另一个问题：即，必须采取应对泄漏电流的对策，例如，使得产生泄漏电流的驱动电路远离离心分离机的壳体，或者通过重新调节产生泄漏电流的电噪声抑制电路的常数和结构，从而避免泄漏电流的产生。
发明内容
因此，本发明的目的是提供这样一种离心分离机：即，其在不使用高成本绝缘变压器和不使用马达的双重绝缘或强化绝缘的结构、以及不会使马达不必要带电的情况下，就能够使用较简单的结构来减少泄漏电流和实现双重防止电击的发生。
从以下描述和附图中将更加清楚地理解本发明的上述和其他目的以及新特征。
本发明的发明人把注意力集中在离心分离机的以下特性上，并且作出了本发明。也就是说，通常，离心分离机被如此构成：即，在离心分离机的操作期间，锁定转子室的门以抑制其打开，从而确保安全性，防止操作中无法预期的机械破损。因此，本发明的发明人把注意力集中在这样的事实上：即，由于门被关闭，所以，离心分离机的使用者在操作中不能接触马达的旋转轴和转子，这样就可以避免由于使用者接触马达或马达外壳而导致的电击发生。因此，可提供双重的电击防护。这样，可省略马达外壳的接地。同时，当离心分离机停止时，使用者可打开所述门并接触转子等。这样，既没有双重绝缘结构也没有强化绝缘结构的马达外壳需要接地线。然而，在离心分离机停止期间，由于开关电路(诸如马达驱动电路的变换器等)停止而使电路断开，从而减少来自于马达的泄漏电流。本发明人也把注意力集中在这个事实上。
以下简要描述本申请中所披露的本发明代表性特征。
(1)根据本发明的一个方面，提供一种离心分离机，具有：马达外壳，其包含用作旋转驱动源的马达；旋转轴，其连接于所述马达上；转子，其固定于旋转轴上且适于保持待分离样品；转子室，其适于容纳所述转子且在其顶面上具有开口部分；门，其以可打开/关闭的方式设置在所述转子室的开口部分；门锁机构，其适于限制所述门的打开/关闭；门打开/关闭检测器，其适于检测所述门的打开/关闭；控制单元，其适于控制所述马达和所述门锁机构；壳体，其适于容纳所述马达外壳、所述转子室、所述门锁机构、以及所述控制单元，并且所述壳体在转子室的顶面上的开口部分处具有打开部分，以使得所述门以可打开/关闭的方式设置在打开部分中；以及接地线，其适于使得所述马达外壳电接地。该离心分离机的特征在于：适于处于电导通状态或电非导通状态的开关单元被电连接在马达外壳与马达接地线之间，并且当所述门关闭时，所述开关单元由所述控制单元控制以处于电非导通状态。
(2)上述项(1)中所述的本发明离心分离机的实施例的特征在于：当所述门关闭且所述门锁结构锁定所述门时，所述开关单元处于电非导通状态。
(3)上述项(1)中所述的本发明离心分离机的实施例的特征在于：当所述门关闭且所述马达旋转时，所述开关单元处于电非导通状态。
(4)上述项(1)中所述的本发明离心分离机的实施例的特征在于：当所述门关闭且所述马达的转速超过预定转速时，所述开关单元处于电非导通状态。
(5)根据本发明的另一个方面，提供一种离心分离机，其具有：马达外壳，其包含用作旋转驱动源的马达；旋转轴，其连接于所述马达上；转子，其固定于旋转轴上且适于保持待分离样品；转子室，其适于容纳所述转子且在其顶面上具有开口部分；门，其以可打开/关闭的方式设置在所述转子室的开口部分；门锁机构，其适于限制所述门的打开/关闭；控制单元，其适于控制所述马达和所述门锁机构；壳体，其适于容纳所述马达外壳、所述转子室、所述门锁机构、以及所述控制单元，并且所述壳体在转子室的顶面上的开口部分处具有打开部分，以使得所述门以可打开和可关闭的方式设置在打开部分；以及接地线，其适于使得所述马达外壳电接地。该离心分离机的特征在于：适于处于电导通状态或电非导通状态的开关单元被电连接在马达外壳与马达接地线之间，并且当所述门锁机构锁定所述门时，所述开关单元由所述控制单元控制以处于电非导通状态。
(6)上述项(5)中所述的本发明离心分离机的实施例的特征在于：当所述马达旋转时，所述开关单元处于电非导通状态。
(7)上述项(5)中所述的本发明离心分离机的实施例的特征在于：当所述马达的转速超过预定转速时，所述开关单元处于非导电状态。
根据本发明，通过控制马达外壳的接地线以使其处于导电状态或非导电状态，可以实现泄漏电流的减少和双重电击防护装置。因此，可以消除现有技术所必需的添加绝缘变压器和马达的双重绝缘或强化绝缘的必要性。因此，可以提供具有简单结构的低成本离心分离机。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的离心分离机的结构图；
图2是示出了在图1中所示的根据本发明的离心分离机的门被打开的状态的视图；
图3是示出根据图1中所示的本发明的离心分离机的操作的流程图；
图4是示出了现有技术的离心分离机的示例的结构图；以及
图5是示出了现有技术的离心分离机的另一个示例的结构图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。另外，在示出实施例的所有附图中，相同的附图标记表示具有相同功能的部件。因此在文中省略了对这些部件的重复描述。另外，具有与现有技术的相应部件相同功能的部件由与表示相应部件的相同附图标记来表示。
图1和图2是示出了根据本发明实施例的离心分离机的结构图。具体地，图1是示出了其中马达5a由控制单元61(稍后进行描述)驱动的状态的视图。图2是示出了其中马达5a的驱动被控制单元61停止且转子1被停止的状态的视图。该离心分离机具有金属壳体(机架)10，从上方看，该金属壳体(机架)10的横截面例如是四边形的。该离心分离机还具有金属外壳(壳体)5，该金属外壳(壳体)5被设在机架内且包括马达5a，该马达5a被装配、容纳于外壳5中且用作旋转驱动源。离心分离机还具有：旋转地连接于马达5a的金属旋转轴(轴)5b；由金属材料(例如，铝基合金)制成并保持待分离样品的转子1；用于容纳转子1且在其顶面上具有开口部分2a的转子室2；门3，其以自由可打开的方式设置在形成于壳体10的转子室2的开口部分2a；适于限制门3的打开/关闭的门锁机构4；适于检测门3的打开/关闭的门打开/关闭检测器12；插在接地线8的路径中的开关单元7；适于检测转子1的转速的旋转检测器14；以及适于控制马达5a、门锁机构4和开关单元7的控制单元61。壳体10通过接地线9与地电连接且适于将通过壳体10流动的泄漏电流提供给地面。
例如马达5a由感应马达构成。尽管未示出，但用于该马达的驱动电路可设置在控制单元61中且由电源11提供电力。电源11由适于提供100v或者200v(50/60Hz)的商用交流电源构成。该商用交流电源电压被转换成300V(5Hz至2.6kHz)的三相交流电源电压。该商用交流电源用作所述感应马达的驱动电源。即，由电源11提供的电压通过在控制单元61中构成的变换器升压。该升压的电压被提供给马达5a的绕组线。这样，在马达5a的操作过程中，存在这样的担心：即，根据高驱动电压或者感生的浪涌电压(噪声电压)而使得较大的泄漏电流可能通过杂散电容在马达外壳5中流动。另外，在马达5a停止过程中，存在这样的担心：即，低商用交流电压使得较小的泄漏电流通过变换器等的杂散电容在马达外壳5中流动。再者，在马达外壳5中流动的泄漏电流通过被插入到马达外壳5的接地线8的路径中的开关单元7，并且供给到壳体10的接地线9上，从而使得马达外壳5接地。根据本发明被插入的开关单元7的断开/闭合(开关单元7的电导通/电非导通)受到控制单元61的控制。开关单元7例如由电磁开关(电磁继电器)构成。
下面参照图3中所示的流程图描述开关单元7的操作。
首先，在步骤100中，使用者将待分离的样品放置在转子1中。接着，在步骤101中使用者关闭门3。此时，控制单元61接收来自门打开/关闭检测器12的检测信号，并且判断门3处于关闭状态。接着，在步骤101a中，控制单元61使得开关单元7处于电非导通状态(断开状态)。接着，在步骤102中，使用者按下离心分离机的启动按钮(未示出)，开始进行离心分离。在步骤103中，控制单元61首先操作门锁机构4并锁定门3。接着，在步骤104中，控制单元61开始驱动马达5a。过一会儿，马达5a开始旋转。在步骤105中，控制单元61根据从旋转检测器14发送的检测信号判断转子1旋转。
在步骤104和105中，通过如此的操作使得马达处于被驱动状态。这样，在马达5a中产生高驱动电压和感生的浪涌电压(噪声电压)，并且通过杂散电容传导到马达外壳5上。但是，开关单元7处于电非导通状态，从而使得由于该传导的电压而产生的电流并不在离心分离机的主体的壳体10的接地线9中流动。因此，有助于使得流过壳体10的接地线9的泄漏电流减小到安全标准值或者更小，该安全标准值是根据JIS安全标准或者IEC安全标准确定的。另外，锁定门3以防止使用者接触转子1，该门3的锁定充当了电击防护装置。除了马达5a的绝缘以外，该电击防护装置维持了多个电击防护装置的实现。
另一方面，在步骤106中，当使用者按下离心分离机的停止按钮(未示出)完成离心操作时，控制单元61驱动马达5a减速。过一会儿，在步骤107中马达5a停止。接着，在步骤108中，控制单元61停止驱动马达5a。另外，在步骤109中，控制单元61结束门锁机构4的操作并取消门3的锁定。接着，在步骤110中，使用者打开门3并取出样品等。此时，控制单元61根据由门打开/关闭检测器12发送的信号判断门3处于打开状态。接着，在步骤110a中，控制单元61使得开关单元7处于导通状态(连接状态或闭合状态)。
此时，控制单元61不驱动马达5a。这样，从马达5a传导到马达外壳5上的电压较低。另外，从马达外壳5流到壳体10的泄漏电流较小。因此，有助于将泄漏电流减小到安全标准值或者更小。另外，根据安全标准规定的多个电击防护装置可由马达5a的绝缘和马达外壳5的接地来实现，马达外壳5的接地由接地线8、壳体10和接地线9来实现。
在上述实施例中，在步骤101a和110a中，根据由门打开/关闭检测器12输出的门打开/关闭信号，开关单元7受到控制单元61的控制。但是，在步骤103中，根据门3的锁定，开关单元7可处于电非导通状态。另外，在步骤109中，根据门3锁定的取消，开关单元7可处于导通状态。
另外，当控制单元61驱动马达5a时，可执行使开关单元7处于电非导通状态的控制。此外，在马达5a的预定转速(在所述转速下，流向马达外壳5的泄漏电流增加)是已知的情况下，当马达5a的转速达到预定转速时，可以将开关单元7控制成处于电非导通状态。
如从前述描述中可清楚理解，根据本发明，开关单元被插入到马达接地线的路径中，由适于驱动所述马达的控制单元执行打开/关闭的控制，即，执行开关单元中的导通/电非导通。因此，可减少流入到离心分离机的接地线中的泄漏电流。另外，可以实现多个电击防护装置。因此，不必在马达旋转轴和离心分离机的转子上使用绝缘材料。因此，使用较为简单的结构就可实现本发明的预期目的。
尽管已根据上述实施例描述了本发明的发明人所完成的发明，但是本发明并不局限于上述实施例。在不脱离本发明本质的前提下可作出各种修改。
Claims (11)
1.一种离心分离机，包括：
马达外壳，其包含用作旋转驱动源的马达；
旋转轴，其连接于所述马达上；
转子，其固定于所述旋转轴上且适于保持待分离样品；
转子室，其适于容纳所述转子且在其顶面上具有开口部分；
门，其以可打开/关闭的方式设置在所述转子室的开口部分；
门锁机构，其适于限制所述门的打开/关闭；
门打开/关闭检测器，其适于检测所述门的打开/关闭；
控制单元，其适于控制所述马达和所述门锁机构；
壳体，其适于容纳所述马达外壳、所述转子室、所述门锁机构、以及所述控制单元，并且所述壳体在所述转子室的顶面的开口部分处具有打开部分，以使得所述门以可打开/关闭的方式设置在所述打开部分；
接地线，其适于使得所述马达外壳电接地；以及
开关单元，其被电连接在所述马达外壳与所述接地线之间，所述开关单元适于处于电导通状态或电非导通状态，
其中，当所述门关闭时，所述开关单元由所述控制单元控制以处于电非导通状态。
2.根据权利要求1所述的离心分离机，其中，当所述门关闭且所述门锁机构锁定所述门时，所述开关单元处于电非导通状态。
3.根据权利要求1所述的离心分离机，其中，当所述门关闭且所述马达旋转时，所述开关单元处于电非导通状态。
4.根据权利要求1所述的离心分离机，其中，当所述门关闭且所述马达的转速超过预定转速时，所述开关单元处于电非导通状态。
5.一种离心分离机，包括：
马达外壳，其包含用作旋转驱动源的马达；
旋转轴，其连接于所述马达上；
转子，其固定于所述旋转轴上且适于保持待分离样品；
转子室，其适于容纳所述转子且在其顶面上具有开口部分；
门，其以可打开/关闭的方式设置在所述转子室的开口部分；
门锁机构，其适于限制所述门的打开/关闭；
控制单元，其适于控制所述马达和所述门锁机构；
壳体，其适于容纳所述马达外壳、所述转子室、所述门锁机构、以及所述控制单元，并且所述壳体在转子室的顶面的开口部分处具有打开部分，以使得所述门以可打开/关闭的方式设置在所述开口部分；
接地线，其适于使得所述马达外壳电接地；以及
开关单元，其被电连接在所述马达外壳与所述接地线之间，所述开关单元适于处于电导通状态或电非导通状态，
其中，当所述门锁机构锁定所述门时，所述开关单元由所述控制单元控制以处于电非导通状态。
6.根据权利要求5所述的离心分离机，其中，当所述马达旋转时，所述开关单元处于电非导通状态。
7.根据权利要求5所述的离心分离机，其中，当所述马达的转速超过预定转速时，所述开关单元处于电非导通状态。
8.一种离心分离机，包括：
马达外壳，其包含用作旋转驱动源的马达；
旋转轴，其连接于所述马达上；
转子，其固定于所述旋转轴上且适于保持待分离样品；
转子室，其适于容纳所述转子且在其顶面上具有开口部分；
门，其以可打开/关闭的方式设置在所述转子室的开口部分；
门锁机构，其适于限制所述门的打开/关闭；
门打开/关闭检测器，其适于检测所述门的打开/关闭；
控制单元，其适于控制所述马达和所述门锁机构；
壳体，其适于容纳所述马达外壳、所述转子室、所述门锁机构以及所述控制单元，并且所述壳体在转子室的顶面的开口部分处具有打开部分，以使得所述门以可打开/关闭的方式设置在所述打开部分；
接地线，其适于使得所述马达外壳电接地；以及
开关单元，其被电连接在所述马达外壳与所述接地线之间，所述开关单元适于处于电导通状态或电非导通状态，
其中，当所述马达旋转时，所述开关单元由所述控制单元控制以处于电非导通状态。
9.根据权利要求8所述的离心分离机，其中，当所述马达旋转且所述门关闭时，所述开关单元处于电非导通状态。
10.一种离心分离机，包括：
马达外壳，其包含用作旋转驱动源的马达；
旋转轴，其连接于所述马达上；
转子，其固定于所述旋转轴上且适于保持待分离样品；
转子室，其适于容纳所述转子且在其顶面上具有开口部分；
门，其以可打开/关闭的方式设置在所述转子室的开口部分；
门锁机构，其适于限制所述门的打开/关闭；
门打开/关闭检测器，其适于检测所述门的打开/关闭；
控制单元，其适于控制所述马达和所述门锁机构；
壳体，其适于容纳所述马达外壳、所述转子室、所述门锁机构、以及所述控制单元，并且所述壳体在转子室的顶面的开口部分处具有打开部分，以使得所述门以可打开/关闭的方式设置在所述打开部分；
接地线，其适于使得所述马达外壳电接地；以及
开关单元，其被电连接在所述马达外壳与所述接地线之间，所述开关单元适于处于电导通状态或电非导通状态，
其中，当所述马达的转速超过预定转速时，所述开关单元由所述控制单元控制以处于电非导通状态。
11.根据权利要求10所述的离心分离机，其中，当所述马达的转速超过预定转速且所述门关闭时，所述开关单元处于电非导通状态。
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