SU1722603A1 - Центрифуга - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к лабораторным центрифугам. Сущность изобретени : центрифуга содержит камеру с установленным в ней ротором, датчики температуры и частоты вращени  ротора, холодильный агрегат с испарителем, электродвигатель привода ротора, нагреватель, вентил тор, задатчик температуры ротора, блок стабилизации температуры, кожух с патрубком и заслонку с управл ющим элементом , при этом электродвигатель, вентил тор и нагреватель размещены в кожухе, заслонка установлена в патрубке, соединенном с камерой центрифуги, а нагреватель - перёд заслонкой на пути воздушного потока , создаваемого вентил тором, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к лабораторным центрифугам, примен емым в биотехнологии , биологии, биофизике, медицине и других област х науки и техники.

В центрифугах, роторы которых вращаютс  в воздушной среде, происходит нагрев ротора в результате трени  о воздух. В некоторых случа х, когда это  вление нежелательно , так как приводит к недопустимому нагреву центрифугируемых аппаратов, принимают специальные меры дл  охлаждени  ротора. Это могут быть различные отверсти , щели, жалюзи в корпусе центрифуги, обеспечивающие посто нный обмен воздушной среды в камере центрифуги. При этом температура ротора остаетс  на уровне температуры окружающей среды.

Во многих случа х специфика раздел емых веществ диктует экспериментатору необходимость работать при температурах ниже температуры окружающей среды. В этом случае необходимо активно охлаждать камеру центрифуги с помощью того или

иного охлаждающего устройства. Чаще всего этим охлаждающим устройством  вл етс  фреоновый холодильный агрегат. При необходимости не просто охлаждать камеру центрифуги, а работать в любой точке внутри некоторого диапазона температур, этот холодильный агрегат  вл етс  управл емым по тому или иному алгоритму элементом системы термостатировани .

Существует также целый р д задач разделени  веществ, которое должны выполн тьс  при температурах пор дка 40-60°С. Дл  получени  таких температур используют или тепло, создаваемое в результате трени  вращающегос  ротора о, воздух, или тепло, создаваемое с помощью нагревател . Так, например, в известной центрифуге тепло, создаваемое с помощью ротора, обусловливает рост температуры, контролируемой с помощью датчика. При превышении контролируемым значением заданной величины система термостатировани 

(Л

G

vj

Ю

ГО О

с

U

включает холодильник, поддержива  таким образом заданное значение температуры.

Недостаток этого технического решени  состоит .в затруднени х, св занных с получением таким путем повышенных значений температуры роторов. При использовании сменных роторов их нагрев при трении о воздух весьма различен и определ етс  р дом факторов: частотой вращени  и геометрической формой ротора, шероховатостью его поверхности и т.д. При использовании ротора небольших габаритов на небольших частотах вращени  процесс получени  требуемой повышенной температуры или очень длительный (значительно превышающий длительность самого разделени ), или попросту невозможен, Использование самого ротора в качестве нагревател  системы термостатировани  эффективно на больших частотах вращени  и при достаточных габаритах ротора. Таким образом, в тех случа х, когда рабоча  температура должна составл ть , необходимо использовать нагреватель.

Известна центрифуга, на периферии камеры которой установлен испаритель холодильного агрегата, а в крышке камеры расположен нагреватель. Холодильный агрегат и нагреватель св заны с выходами блока регулировани , входы которого соединены с датчиком и задатчиком температуры ротора. В камере установлен ротор, в котором находитс  центрифугируемое вещество . Ротор приводитс  во вращени  электродвигателем, установленным под камерой . Эта центрифуга  вл етс  наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и прин та за прототип.

Одним из недостатков данной центрифуги  вл етс  размещение нагревател  в крышке камеры. Такое расположение нагревател  исключает возможность эффективного теплообмена, когда ротор центрифуги не вращаетс , поскольку в данной конструкции ротор сам осуществл ет перемешивание воздуха в камере, Следовательно , эффективность теплообмена зависит от частоты вращени  ротора и его типа, что ограничивает функциональные возможности центрифуги. Кроме того, наличие подвижного электрического соединени  между выводами нагревател  и цепью питани -снижает надежность центрифуги.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей центрифуги и повышение надежности.

На фиг.1 показана предлагаема  центрифуга , вариант; на фиг.2 - пример схемной реализации блока регулировани .

На камере 1 (фиг.1) размещен испаритель 2, имеющий хороший тепловой контакт с обечайкой 3. В камере 1 установлен ротор 4, который механически св зан с электродвигателем 5, св занным через амортизаторы 6 и закрепленным на камере 1. Электродвигатель 5 имеет кожух 7, внутри которого размещены вентил тор 8, нагреватель 9 и управл ема  заслонка 10. Патрубок

0 11 кожуха 7 при помощи гибкого шланга 12 соединен с крышкой 13 камеры центрифуги 1 и сообщаетс  с атмосферой при помощи заслонки 10. Входы блока 14 стабилизации температуры св заны сдатчиком 15 темпе5 ратуры, датчиком 16 частоты вращени  и задатчиком 17 температуры.

Один выход блока 14 подключен к нагревателю 9, другой - к элементу 18, управл ющему работой заслонки 10, и третий - к

0 холодильному агрегату 19, св занному с ис- парителем 2. Прорези 20 исключают возможности перегрева электродвигател  5, еслм заслонка 10 находитс  в положении, показанном на фиг.1. пунктиром. Отверстие

5 21 служит дл  предотвращени  создани  избыточного давлени  в камере 1.

На фиг.2 показан пример практической реализации блока 14 стабилизации температуры , который включает в себ : компара0 торы 22 и 23; два логических элемента НЕ 24 и 25; логический элемент И 26; усилители 27-29; задатчик 30 частоты вращени ,

К входам компаратора 22 подключены датчик 16 частоты вращени  и задатчик 30,

5 а к входам компаратора 23 подключены датчик 15 температуры и задатчик 17 требуемой температуры ротора 4. Выход компаратора 22 через логический элемент 24 соединен с одним из входов логического элемента 26,

0 второй вход которого соединен с выходом компаратора 23. К выходу элемента 26 подключен вход усилител  27, Выход компаратора 23 подключен к входу усилител  28 непосредственно, а к входу усилител  29 5 логический элемент 25. К входам усилителей подключены нагреватель 9, управл ющий элемент 18 и холодильный агрегат 19,

Центрифуга работает следующим образом .

0Перёд включением питани  оператор

задает значение температуры ротора 4 с помощью задатчика 17. После подачи питани  на электродвигатель начинаетс  разгон ротора 4 до.заданного значени  частоты,

5 контролируемого датчиком 16, со значением , устанавливаемым задатчиком 30. Одновременно компаратор 23 сравнивает заданное значение температуры ротора 4 с действительным значением температуры, которое контролируетс  датчиком 15. Если

значение температуры ротора 4 превышает заданное, то на выходе компаратора 23 (фиг.2), формируетс  напр жение, близкое к О, которое инвертируетс  элементом 25 и поступает на вход усилител  29, При этом выходным сигналом усилител  29 включаетс  холодильник 19, в результате чего значение температуры ротора 4 понижаетс . При этом заслонка 10 находитс  в положении, указанном на фиг.1, и теплый воздух, созда- ваемый при обдуве электродвигател  5 вентил тором 8, поступает наружу через прорези 20. При равенстве температуры ротора 4, контролируемой датчиком 15, значению , заданному задатчиком 17, или, если температура ротора 4 меньше температуры, заданной задатчиком 17, на выходе компаратора 23 формируетс  положительное напр жение , которое отключает холодильный агрегат 19 и включает через усилитель 28 управл ющий элемент 18 заслонки 10, котора  перемещаетс  в положение, показанное на фиг.1 пунктиром. В результате больша  часть теплого воздушного потока,, создаваемого при обдуве электродвигател  5 вентил тором 8, через патрубок 11 кожуха 7 и гибкий шланг 12 поступает в крышку 13 и оттуда в.камеру 1.

Дл  исключени  создани  избыточного давлени  в камере 1 имеетс  отверсти  21.. Температура ротора 4 начинает расти. При этом управл ющий элемент 18 включен, а холодильный агрегат 19 и нагреватель 9 выключены . Если частота вращени  ротора 4 мала и тепла, производимого им, недоста- точно дл  эффективного нагрева, то включаетс  нагреватель 9, устанавливаемый в потоке теплого воздуха, создаваемого вентил тором 8 при о бдуве электродвигател  5, Происходит это следующим образом. Если значение частоты вращени  ротора 4, контролируемое датчиком 16, меньше значени  заданной частоты вращени , на выходе компаратора 22 формируетс  напр жени  логи- ческого О, которое инвертируетс  элементом 24, и в виде 1 подаетс  на один из входов элемента 26. Если на другом входе элемента 26 присутствует тоже логическа  1, что соответствует необходимости нагрева ротора 4, то на выходе элемента 26

формируетс  логическа  1, котора  через усилитель 27 включает нагреватель 9. При этом нагреватель 9 и управл ющий элемент 18 включены, а холодильный агрегат 19 выключен . Если частота вращени  ротора 4 больше значени , задаваемого задатчиком 30, то на соответствующем входе элемента 26 всегда присутствует логический О и нагреватель 9 не включаетс . В этом случае ротор 4 совместно е теплым воздухом, сдуваемым вентил тором 8 с электродвигател  5,  вл етс  нагревателем системы термо- статировани .

Таким образом, изобретение позвол ет эффективно измен ть и поддерживать заданное значение температуры ротора,независимо от заданной частоты вращени  ротора и его конструктивных особенностей. Изобретение более технологично по сравнению с конструкци ми, предусматривающими размещение нагревател  в крышке камеры.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Центрифуга, содержаща  камеру с установленным в ней ротором, датчики температуры и частоты вращени  ротора, холодильный агрегат, испаритель которого зафиксирован на внешней поверхности камеры , вентил тор, электродвигатель привода ротора, установленный под камерой, нагреватель, задатчик температуры ротора и блок стабилизации температуры, входы которого подключены к датчику и задатчику температуры ротора и к датчику частоты вращени  ротора, а выходы - к холодильному агрегату и нагревателю, отличающа с  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  надежности , она снабжена кожухом с патрубком и заслонкой с управл ющим элементом , при этом электродвигатель, вентил тор и нагреватель размещены в кожухе, заслонка установлена в патрубке, управл ющий элемент которой подключен к выходу блока стабилизации температуры, а патрубок соединен с камерой центрифуги, причем нагреватель установлен перед заслонкой на пути воздушного потока, создаваемого вентил тором .

   Редактор С.Лисина

   Риг. 2

   Составитель Ш.Бедердинов Техред М.МоргенталКорректор С.Черни