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离心机关键技术的应用和分析
作者: BLLA   发布时间: 2013-1-10   访问次数: 2246

离心机是将样品进行分离的仪器,广泛应用干生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域,它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异,实现样品的分析分离。离心机自问世以来,历经低速、调整、超速的变迁,其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面,二者相辅相成。从转速看,台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴,因此具有低速和高速离心机的技术特点,其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成,与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线,众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围,成为科研实验室首选机型。

  我们结合国内外流行的台式离心机.着重从功能结构,介绍台式离心机的关键技术及其应用,并希望通过国内外流行机型的技术总结和比较,提供有益的选型建议。

  1、交流变频调速将逐步取代直流调速

  转速调节系统是离心机的核心部分,由控制、功率驱动和电机三大要素组成,主要是控制电机的转速。在离心机的发展进程中直流调速功不可没,其主要特点是具有良好的起制动、调速范围宽、结构简单、成本低、理论和实践都比较成熟等,因此八十年代前在离心机中得到广泛的应用较成熟等,因此八十年代前在离心机中得到广泛的应用。

  虽然直流调速历史悠久、技术成熟、但直流电机机械整流子换向是其致命的弱点,九十年代后,国外主要离心机厂商的全线产品几乎都采用变频调速的技术,不论超速、高速,还是低速离心机,如德国HeraeusHettich等,我国也将变频调速离心机列为攻关计划,部分厂家已经推出变频调速离心机,如上海安亭科学仪器厂,等。根据交流电机不同,变频调速也有所区别,目前变频调速离心机中所用电机主要有三种:异步感应电机、无刷直流电机和可变磁阻电机。1988SORVALL应用无刷直流电机首次推出RC285亚超速离心机,Beckman应用可变磁阻电机生产出转速高达三万转的Avanti系列离心机,其起制动加减速率比同类离心机快一倍,但目前应用最普及和最成熟还是异步感应电机。 

  2、多功能、自动化和微机控制

  随着离心机制造和应用技术的发展,离心机不仅在调速技术方面取得进展,而且在多功能和自动化方面也有长足进步,如可变速率制动、程序变速、直接输入离心力、操作程序的存储和调用、仪器状态的自动诊断、要求尽可能全的显示离心机的参数和状态信息、更加完善的安全保护功能等,有些功能不仅是锦上添花,而且直接影响离心效果,如可变速率起制动和程序变速可以改善区带离心效果和缩短离心时间等。

  采用微机技术后,可由软件替代硬件的功能或完成硬件难以实现的功能,如离心机程序控制、电机控制等,不仅大大简化硬件的结构,而且多功能、自动化也成为现实。一般离心机微机控制系统的核心是单片微机,硬件系统包括:操作界面、电机控制界面、温度控制界面、安全防护监控界面、系统监控等。  离心机使用不当,如转头超速、超载、不平衡等,都有可能损坏仪器,甚至炸头,威胁人身安全,所以厂商特别注意安全设计,国际上及各国也制定相应的安全标准,如德国的离心机意外事故防护规范(UVV,VBG7Z),离心机和离心管的工业标准(DIN58970,PARTI2,3and4)。

  3、环保主要表现在两方面,

  一是制冷系统采用无氟制冷剂或半导体(Peltier)制冷,但目前采用半导体制冷的离心机尚不多见;二是降噪音,一般通常谈话声为60p,公共气车行驶声为7080分贝,医学研究表明,70分贝以上的噪音能干扰谈话,造成心烦意乱,影响工作,甚至引起事故,根据我国产品质量检验机构计量认证技术考核规范(fiG10290),测试实验室的噪音不得大于70dBo通常离心机采用的降噪音措施有:外壳和转动头腔体加吸音涂层;采用坚固稳重的抗震底座与机械框架用弹性减震器隔离;应用无整流子电机等。一般经减震处理后,离心机的噪音可以限制在60分贝以内。

 
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