Ультрацентрифуга

 

Изобретение относится к центрифугам и может быть использовано в медицинской, химической и других отраслях промышленности для разделения газообразных смесей. Цель изобретения - снижение энергозатрат на привод ротора. Ультрацентрифуга содержит корпус, связанный с вакуумной системой и состоящий из цилиндрической оболочки 2, плоского основания 3 и верхней торцовой крышки 4. Внутри корпуса установлен ротор 5, в котором при вращении происходит разделение газовых смесей. В кольцевом зазоре между корпусом и ротором расположены рифли 6, имеющие форму двуграннного угла. Причем каждый рифль выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема α, определяемым формулой α=ARCCOS(S<SP POS="POST">.</SP>L:A<SP POS="POST">.</SP>S<SP POS="POST">.</SP>V), где S - объемное газоотделение

L - периметр поперечного сечения рифля

A - расстояние между основаниями рифлей

S - площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью корпуса

V - линейная скорость ротора. Такой угол α обеспечивает наиболее выгодный бескомпрессионный режим откачки остаточного газа из корпуса и позволяет снизить энергозатраты на привод за счет уменьшения аэродинамического трения между ротором и остаточным газом. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)5 В 04 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

rlPH ГКНТ СССР (21) 4392792/23-13 (22) 18.12,87 (46) 07.04.90. Вюл. N 13 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и кибернетики при Горьковском государственном университете им. H.È, Лобачевского и Производство нестандартного оборудования Горьковского автомобильного завода (?2) В.П. Иванов, В.Н. Христачев, Н.К. Шарыгина, N.Ä. Шипилов и П.И. Юрченко (53) 66.067.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 128291 1„ кл. В 04 В 7/00, 1987. (54) УЛЬТРАЦЕНТРИФУГА (57) Изобретение относится к центрифугам и может быть использовано в

„„SU„„1554 80 А1 медицинской, химической и других отраслях промышленности для разделения газообразных смесей. Цель изобретения — снижение энергозатрат на привод ротора. Ультрацентрпфуга содержит корпус, связанный с вакуумной системой и состоящий иэ цилиндрической оболочки 2, плоского основания 3 и верхней торцовой крышки 4. Внутри корпуса установлен ротор 5, в котором при вращении происходит разделение газовых смесей, В кольцевом зазоре между корпусом и ротором расположены рифли б, имеющие форму двугранного угла. Причем каждый рифль выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема о, определяемым формулой = arccos s (",-1,:а. S v), где s — объемное газоотделение, L — периметр поперечного се1554980

s L р агссоз а ° S v

50

S5 чения рифля, а — расстояние между основаниями рифлей, S - площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью корпуса, у — линейная скорость ротора. Такой угол о, обеспечивает наибоИзобретение относится к центрифугам и может быть использовано в медицинской, химической и других отраслях промышленности для разделения ra- 15 зообразных смесей.

Цель изобретения - снижение энергозатрат на привод ротора.

Па фиг. 1 изображена ультрацентрифуга, продольный разрез; на фиг. 2 — 20 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3— развертка части внутренней поверхности корпуса ультрацентрифуги с риф-! лями.

Ультрацентрифуга содержит корпус 1, связанный с вакуумной системой и состоящий из цилиндрической оболочки 2, плоского основания 3 и верхней торцовой крышки 4, установленный внутри корпуса ротор 5, рас- 30 положенные в кольцевом зазоре между корпусом 1 и ротором 5 рифли 6. При этом каждый рифль 6 выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема Ы, изображенным на фиг. 3 и определяемым формулой где s — - объемное газоотделение; периметр поперечного сечения рифля; а - расстояние между основаниями риндлей;

Б — площадь поперечного сечения лространства между ротором и внутренней поверхностью корпуса

v — линейная скорость ротора.

В вершинах рифлей имеются щели 7, которые связывают вершины рифлей 6 с полостью 8. Ротор 5 крепится к шпинделю 9 через сильфон 10. Между шпинделями 9 и корпусом 1 стоит динамическое уплотнение 11. шпиндель

9 снабжен приводом (не обозначен).

Ультрацентрифуга содержит патрубок лее выгодный бескомпрессионный реямм откачки остаточного газа из корпус а и позволяет снизить энергозатраты на привод за счет уменьшения аэродинамического трения между ротором и остаточным газом. 3 ил. л

1 для подвода в ротор газовой смеси и патрубки 13 и 14 для вывода фракций, Ультрацентрифуга работает следующим образом.

С помощью привода через шпиндель

9 и сильфон 10 приводится во вращение ротор 5. Во вращающийся ротор

5 по патрубку 12 подается газовая смесь.

Внутри ротора газовая смесь разделяется на фракции, которые через патрубки 13 и 14 выводятся из ротора.

Из корпуса 1, в котором вращается ротор 5, через динамическое уплотнение 11 насос вакуумной системы (не показан) удаляет газ или воздух.

Вращающийся ротор 5 наводит упорядоченный поток остаточного газа вдоль рифлей 6, нанесенных на внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки

2 в виде винтовой многозаходной резьбы. При угле подъема о в направлении вращения ротора 5 по отношению к основанию 3 этот наведенный ротором поток обеспечивает транспортировку остаточного газа вдоль ротора в направлении от основания 3 к крышке 4 корпуса, где находится входное сечение динамического уплотнения 11, через которое откачивается газ из корпуса центрифуги.

Величина Q этого потока в единицах объема равна: а

Q = v S.— ° cosM

Если этот наведенный ротором поток равен объемному газоотделению s, то это обеспечивает наиболее выгодный бескомпрессионный режим откачки остаточного газа. Из равенства Q = s следует предлагаемая формула для угла oC..

Увеличение угла оС, приводит к образованию эоны повышенного давления остаточного газа у основания 3 корпуса, следовательно, к усиленному торможению ротора. При меньшем угле

5 15549 транспортирующая спо собнос ть рифлей превосходит величину газовыделения, но образованию зоны пониженного давления у основания центрифуги пре5 пятствует обратная диффузия остаточного газа иэ кольцевой полости 8, что приводит лишь к бесполезной циркуляции остаточного газа в корпусе центрифуги.

Таким образом, выполнение рифлей по винтовой линии с углом подъема о( в направлении вращения ротора позволит уменьшить энергозатраты на привод эа счет уменьшения аэродинамического трения между ротором и остаточным газом.

Формула изобретения

Ультрацентрифуга, содержащая корпус, связанный с вакуумной системой и состоящий из цилиндрической оболочки, плоского основания и верхней торцовой крышки, установленной внутри 25

s. L к = arccos

a S v где Ь— периметр поперечного сечения рифля; площадь поперечного сечения пространства между ротором и внутренней поверхностью, корпуса; расстояние между основаниями рифлей; объемное га.-оотделение; линейная скорость ротора.

80 6 корпуса ротор, распо -.о;енные в ко.ьцевом зазоре между корпусом и ротором рифли, имеющие в поперечном сечении форму двугранного угла, о т— личающая ся тем, что, сг целью снижения энергозатрат на привод ротора, каждый рифль выполнен по винтовой линии в направлении вращения ротора с углом подъема оС определяемым формулой

1554980

Составитель Н. Назаров

Техред М.Дидык Корректор В. Кабаций

Редактор В. Петраш

Заказ 519 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101